【K8S系列】深入解析Service

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【K8S系列】深入解析Service

?序言

Don't count the days. Make the days count

不要數(shù)著日子。讓日子過得有意義

文章標記顏色說明：

黃色：重要標題

紅色：用來標記結(jié)論

綠色：用來標記一級論點

藍色：用來標記二級論點

Kubernetes (k8s) 是一個容器編排平臺，允許在容器中運行應(yīng)用程序和服務(wù)。今天學(xué)習(xí)一下service進階內(nèi)容。

因為之前有過兩篇基礎(chǔ)講解了，基礎(chǔ)方面，今天就簡單過一下。

Service基礎(chǔ)入門

Service進階

希望這篇文章能讓你不僅有一定的收獲，而且可以愉快的學(xué)習(xí)，如果有什么建議，都可以留言和我交流

?專欄介紹

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簡單介紹一下這個專欄要做的事：

主要是深入解析每個知識點，幫助大家完全掌握k8s,以下是已更新的章節(jié)

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1 基本介紹

1.1 概念介紹

Kubernetes Service是Kubernetes中的一個資源對象，用于定義一個邏輯服務(wù)。

Service為Pods提供了一個穩(wěn)定的IP地址和DNS名稱，以便其他應(yīng)用程序可以通過這些標識符來訪問該服務(wù)。

它還提供了負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)的能力，可以將流量路由到一組具有相同標簽的Pods中。

2 Service類型

Service有三種類型：

ClusterIP

NodePort

LoadBalancer

2.1 ClusterIP?

ClusterIP類型將創(chuàng)建一個虛擬IP地址，該IP地址將綁定到Service上，并通過Kubernetes內(nèi)部的代理進行轉(zhuǎn)發(fā)。

這種類型的服務(wù)只能在集群內(nèi)部訪問，并且通常用于內(nèi)部服務(wù)之間的通信。

?2.2 NodePort

NodePort類型會將Service綁定到每個節(jié)點的IP地址和端口上，從而使得外部的客戶端可以通過該節(jié)點的IP地址和指定的端口來訪問該Service。

這種類型的服務(wù)通常用于暴露應(yīng)用程序或服務(wù)到集群外部，但不適用于大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境。

2.3 LoadBalancer?

LoadBalancer類型會使用云提供商的負載均衡器來將流量路由到Service的Pods中。

這種類型的服務(wù)通常用于大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中，可以提供高可用性和負載均衡的能力。

3 原理介紹

Kubernetes Service的原理是基于iptables和IPVS實現(xiàn)的。

當(dāng)創(chuàng)建一個Service對象時，Kubernetes會為該Service創(chuàng)建一個虛擬IP地址，并將該地址綁定到一個iptables規(guī)則中。

當(dāng)Pods需要與該Service通信時，它們會向該虛擬IP地址發(fā)送請求，請求會被iptables規(guī)則捕獲并轉(zhuǎn)發(fā)到正確的Pods上。

ClusterIP類型：對于ClusterIP類型的Service，iptables規(guī)則會將請求轉(zhuǎn)發(fā)到Service選擇器匹配的Pods上。

NodePort類型：對于NodePort類型的Service，iptables規(guī)則會將請求轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)節(jié)點上的Service端口，并從該端口將請求轉(zhuǎn)發(fā)到選擇器匹配的Pods上。

LoadBalancer類型：對于LoadBalancer類型的Service，Kubernetes會創(chuàng)建一個云提供商的負載均衡器，并將請求路由到選擇器匹配的Pods上。

對于大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境，Kubernetes還支持使用IPVS來實現(xiàn)負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)。

IPVS是一個Linux內(nèi)核模塊，提供了高效的負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)的功能。

當(dāng)使用IPVS時，Kubernetes會將Service的虛擬IP地址綁定到一個IPVS規(guī)則中，并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到選擇器匹配的Pods上，從而實現(xiàn)高效的負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)。

總之，Kubernetes Service通過虛擬IP地址和iptables或IPVS規(guī)則來實現(xiàn)負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)的功能，

service 為Pods提供了一個穩(wěn)定的IP地址和DNS名稱，以便其他應(yīng)用程序可以通過這些標識符來訪問該服務(wù)。

IPVS和iptables規(guī)則有什么區(qū)別？

IPVS和iptables規(guī)則都是Linux內(nèi)核提供的功能，用于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的流量控制和路由。它們的主要區(qū)別在于它們的應(yīng)用場景和實現(xiàn)方式。

iptables?:

iptables是Linux內(nèi)核中的一個模塊，提供了一個基于規(guī)則的防火墻和流量控制功能。iptables規(guī)則可以基于源IP地址、目標IP地址、端口號和協(xié)議等條件來過濾和轉(zhuǎn)發(fā)流量。

在Kubernetes中，iptables規(guī)則通常用于實現(xiàn)Service的負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能。

IPVS:?

IPVS是Linux內(nèi)核中的另一個模塊，提供了一個高效的負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能。它使用一組IPVS規(guī)則來將流量路由到后端服務(wù)器上，并支持多種負載均衡算法。

在Kubernetes中，IPVS可以用于替代iptables規(guī)則來實現(xiàn)更高效的負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能。

使用場景：?

IPVS：負載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能更加高效和靈活，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中。但是，它需要更多的配置和管理工作，也需要系統(tǒng)管理員具備更深入的網(wǎng)絡(luò)知識。

iptables：規(guī)則則更加簡單易用，適合小規(guī)模和簡單的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

?3 使用優(yōu)勢

Kubernetes Service作為Kubernetes中的一個核心資源對象，具有以下優(yōu)點：

穩(wěn)定的服務(wù)發(fā)現(xiàn)

靈活的負載均衡

支持多種協(xié)議和端口

簡化網(wǎng)絡(luò)配置和管理

自動更新服務(wù)配置

3.1 穩(wěn)定的服務(wù)發(fā)現(xiàn)

Service為Pods提供了一個穩(wěn)定的IP地址和DNS名稱，使得其他應(yīng)用程序可以通過這些標識符來訪問該服務(wù)，而不用擔(dān)心Pods的IP地址變化。

這為應(yīng)用程序提供了更加穩(wěn)定的服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，可以在服務(wù)發(fā)現(xiàn)中心注冊服務(wù)地址，讓其它應(yīng)用程序能夠直接訪問。

3.2 靈活的負載均衡

通過Service，Kubernetes可以將流量路由到一組具有相同標簽的Pods中，從而實現(xiàn)負載均衡的功能。

Service支持多種負載均衡算法，例如輪詢、最少連接、IP哈希等，可以根據(jù)實際需求進行配置，從而實現(xiàn)靈活的負載均衡策略。

3.3 支持多種協(xié)議和端口

Service可以支持多種協(xié)議和端口，從而允許一個服務(wù)提供多種不同的網(wǎng)絡(luò)訪問方式。

例如，一個Web應(yīng)用程序可以同時提供HTTP和HTTPS訪問方式。

3.4?自動更新服務(wù)配置

當(dāng)Pods發(fā)生故障或擴容時，Service可以自動更新其配置，并將流量重新路由到可用的Pods上。

這可以幫助應(yīng)用程序自動適應(yīng)變化的負載，提高了應(yīng)用程序的可靠性和可擴展性。

3.5?簡化網(wǎng)絡(luò)配置和管理

使用Service可以簡化網(wǎng)絡(luò)配置和管理的工作，讓開發(fā)者和運維人員可以更加專注于應(yīng)用程序的開發(fā)和部署。

Service可以自動為Pods分配IP地址和DNS名稱，并自動更新其配置，從而減少了網(wǎng)絡(luò)配置和管理的工作量。

3.6 總結(jié)

綜上所述，Kubernetes Service具有穩(wěn)定的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、靈活的負載均衡、多種協(xié)議和端口支持、自動更新服務(wù)配置和簡化網(wǎng)絡(luò)配置和管理等優(yōu)點。

可以幫助開發(fā)者和運維人員更加輕松地實現(xiàn)負載均衡、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)管理的功能，提高了應(yīng)用程序的可靠性和可擴展性。

4 使用介紹

在Kubernetes中，可以使用如下的步驟來創(chuàng)建一個Service：

yaml：創(chuàng)建一個Deployment或StatefulSet對象，用于管理Pods的生命周期和擴縮容。

service：定義一個Service對象，用于將流量路由到Pods中。Service可以使用kubectl create命令手動創(chuàng)建，也可以使用YAML或JSON文件進行定義和創(chuàng)建。

4.1 yaml文件

使用YAML文件定義和創(chuàng)建一個Service的示例：

apiVersion: v1
kind: Service #資源類型
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  type: ClusterIP

在上述示例中，

Service的名稱為my-service

選擇器為app=my-app

端口為80

目標端口為8080

Service的類型為ClusterIP，表示該Service僅在集群內(nèi)部可用。

4.2創(chuàng)建Service對象

使用kubectl apply命令應(yīng)用YAML文件，創(chuàng)建Service對象。

kubectl apply -f my-service.yaml

在創(chuàng)建Service之后，可以使用kubectl get services命令查看Service的詳細信息，例如IP地址、端口號等。

kubectl get services

以上是創(chuàng)建Service的基本步驟，根據(jù)實際需求可以根據(jù)Service的類型、端口、選擇器等屬性進行配置，以實現(xiàn)負載均衡、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)管理等功能。

5 拓展

5.1 service 如何處理pod故障

在Kubernetes中，Service可以通過以下方式處理Pods的故障：

自動更新Endpoint列表：當(dāng)Pods發(fā)生故障或擴容時，Kubernetes會自動更新Service的Endpoint列表，以包含可用的Pods。 Endpoint列表是Service的一部分，用于指定服務(wù)的后端IP地址和端口號。當(dāng)Pods發(fā)生故障或擴容時，Kubernetes會自動更新Endpoint列表，以確保流量被路由到可用的Pods。

使用健康檢查：Kubernetes可以通過Pod的健康檢查來檢測Pods的健康狀態(tài)。如果Pods沒有通過健康檢查，則Kubernetes會將其標記為不可用，并將其從Service的Endpoint列表中刪除，從而避免將流量路由到不可用的Pods。

使用就近調(diào)度：Kubernetes可以使用就近調(diào)度策略來將流量路由到距離用戶最近的Pods。就近調(diào)度策略可以避免將流量路由到故障的節(jié)點上，從而提高服務(wù)的可靠性。

使用負載均衡算法：Kubernetes支持多種負載均衡算法，例如輪詢、最少連接、IP哈希等。這些負載均衡算法可以根據(jù)實際需求進行配置，從而實現(xiàn)更加可靠和靈活的流量路由策略。

綜上所述，Kubernetes的Service可以通過自動更新Endpoint列表、使用健康檢查、就近調(diào)度和負載均衡算法等方式來處理Pods的故障。

這些功能可以幫助保證服務(wù)的可靠性和可用性，并提高應(yīng)用程序的性能和穩(wěn)定性。

5.2 如何配置負載均衡算法？

Kubernetes支持多種負載均衡算法，可以根據(jù)實際需求進行配置。以下是在Kubernetes中配置負載均衡算法的步驟：

在Service對象中定義負載均衡算法?？梢允褂萌缦碌呐渲脕矶x負載均衡算法：

apiVersion: v1
kind: Service #資源類型
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  type: ClusterIP
  sessionAffinity: ClientIP
  sessionAffinityConfig:
    clientIP:
      timeoutSeconds: 60
  loadBalancerIP: 10.0.0.1
  loadBalancerSourceRanges:
    - 10.0.0.0/24
  externalTrafficPolicy: Cluster
  topologyKeys:
    - kubernetes.io/hostname

在上述配置中，可以通過sessionAffinity、loadBalancerIP、loadBalancerSourceRanges、externalTrafficPolicy和topologyKeys等屬性來配置負載均衡算法，具體說明如下：

sessionAffinity：指定負載均衡算法，默認值為None，表示不啟用會話關(guān)聯(lián)?？梢詫essionAffinity設(shè)置為ClientIP，表示基于客戶端IP地址進行負載均衡。

loadBalancerIP：指定負載均衡器的IP地址。如果設(shè)置了loadBalancerIP，則Kubernetes將使用指定的IP地址創(chuàng)建負載均衡器，否則將自動分配一個IP地址。

loadBalancerSourceRanges：指定允許訪問負載均衡器的IP地址范圍。可以使用CIDR格式指定多個IP地址范圍。

externalTrafficPolicy：指定處理外部流量的策略。默認值為Cluster，表示將外部流量路由到集群內(nèi)的節(jié)點上?？梢詫xternalTrafficPolicy設(shè)置為Local，表示將外部流量路由到最近的節(jié)點上。

topologyKeys：指定拓撲域的鍵列表。拓撲域是指節(jié)點的物理位置和網(wǎng)絡(luò)位置?？梢允褂胻opologyKeys屬性來指定Kubernetes如何將Pods分配到不同的節(jié)點上。

使用kubectl apply命令應(yīng)用Service配置，以更新負載均衡算法。

kubectl apply -f my-service.yaml

在更新Service配置之后，Kubernetes會自動更新負載均衡算法，從而實現(xiàn)更加可靠和靈活的流量路由策略。

6 總結(jié)

Kubernetes的Service是一種抽象，用于定義一組Pods的訪問方式。Service可以為Pods提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)終結(jié)點，以便其他應(yīng)用程序可以通過Service來訪問這些Pods。

總結(jié)一下Kubernetes Service知識點：

Service類型：Kubernetes支持多種Service類型，包括ClusterIP、NodePort、LoadBalancer和ExternalName。每種Service類型都有不同的用途和特點，可以根據(jù)實際需求進行選擇。

Service端口：Service可以定義一個或多個端口，以便其他應(yīng)用程序可以通過這些端口來訪問Pods。Service端口可以與Pod端口進行映射，從而實現(xiàn)流量路由和負載均衡等功能。

Service選擇器：Service可以使用選擇器來選擇一組Pods。選擇器可以基于Pod上的標簽進行匹配，從而將流量路由到符合條件的Pods上。

Service發(fā)現(xiàn)：Service可以通過DNS或者環(huán)境變量等方式來暴露Pods的訪問地址。其他應(yīng)用程序可以使用Service的名稱來訪問Pods，而不需要知道Pods的具體IP地址。

Service代理：Kubernetes支持通過Service代理來訪問Pods。Service代理可以在Service和Pod之間建立一個虛擬IP地址，從而實現(xiàn)Pod的動態(tài)擴縮容和負載均衡等功能。

Service監(jiān)控：Kubernetes可以通過Service監(jiān)控來實現(xiàn)對Service的健康檢查和故障恢復(fù)等功能?？梢允褂肔iveness?Probe和Readiness Probe等機制來檢查Service是否正常運行，并根據(jù)檢查結(jié)果自動進行故障恢復(fù)等操作。

Service安全：Kubernetes可以通過網(wǎng)絡(luò)策略(Network Policies)來控制Service之間的網(wǎng)絡(luò)通信。可以使用網(wǎng)絡(luò)策略來實現(xiàn)更加細粒度的訪問控制和網(wǎng)絡(luò)隔離等功能，從而提高應(yīng)用程序的安全性和可靠性。