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k8s service 简介

一、什么是k8s service?

Kubernetes service是一种为一组具有相同功能的pod提供单一不变接入点的资源。当service存在时,它的IP地址和端口不会改变。客户端通过它,可以将请求负载均衡到该service包含的一组pod上,从而不需要知道每个单独的提供服务的pod的地址。

二、service相关概念

1.什么是service的clusterIP、port、targetPort、selector?


clusterIP:service的ip,又称集群虚拟ip,仅可以在集群内部访问

port:service的port

targetPort:service会将连接转发到的容器的目标端口

selector:标签选择器,用于选择service包含的一组特定的pod资源


由上图,引出了两个问题:前端pod如何连接后端pod(集群内访问)?浏览器如何访问前端pod(集群外访问)?

三、前端pod如何连接后端pod(集群内访问)?

k8s集群网络的一个特征是,所有pod通过ip,直接访问其他pod,而不管是否在同一台物理机上,具体可参考k8s网络原理及方案

1.使用clusterIP类型的service来实现内部访问

虽然前端pod可以直接指向后端pod的ip,但pod是有生命周期的,删除重建后,ip会变化,不稳定。而使用k8s service,因其可以为一组选定的pod提供固定的ip和port,故可以为后端pod建立一个clusterIP类型的service,来解决ip变化的问题

2.除了通过cluster-ip访问service,是否还有其他访问service的方式?

还可以通过k8s提供的DNS机制来访问service。在当前namespace中,会运行着一个叫kube-dns的pod,这个pod运行DNS服务,其他pod都被配置成使用其作为dns(k8s通过修改每个容器的/etc/resolv.conf文件实现)

可以通过如下方式(FQDN全限定域名)来访问service:

1
service-name.namespace.svc.cluster.local // service名称.服务所在的命名空间.集群域名

如果是在相同的namespace下,可直接简化为:

1
service-name

所以,前端pod可以通过service-name: port的方式,来和后端pod互通

四、浏览器如何访问前端pod(集群外访问)?

有几种方式,可以在外部访问service:

1.使用NodePort类型的service

让Kubernetes在其所有节点上保留一个端口(所有节点上都使用相同的端口号),并将传入的连接转发给service对应的pod

2.使用LoadBalancer类型的service

在云提供商上运行的k8s集群,通常支持从云基础架构自动提供负载均衡器,它拥有自己独一无二的可公开访问的IP地址,并可以将连接重定向到service

3.使用Ingress访问service

为何需要使用Ingress?一个重要的原因是每个LoadBalancer类型的service, 都需要自己的负载均衡器,以及独有的公有IP地址,而Ingress只需要一个公网IP就能为许多service提供访问。当客户端向Ingress发送HTTP请求时,Ingress会根据请求的主机名和路径决定请求转发到的service

五、service内部实现

每个节点上都会运行一个kube-proxy进程,来处理和service相关的事情。当有service被创建时,各节点上的kube-proxy会更新自己的iptables规则,来保证新的service在本节点可被解析,以下图为例:

pod A发出的包,目的地初始设置为service的IP和端口(在本例中,service是在 172.30.0.1:80)。发送到网络之前,节点A的内核会根据配置在该节点上的iptables规则处理数据包。

内核会检查数据包是否匹配任何这些iptables规则。其中有个规则规定如果有任何数据包的目的地IP等于 172.30.0.1、目的地端口等于 80,那么数据包的目的地IP和端口应该被替换为随机选中的pod的IP和端口。

本例中的数据包满足规则,故而它的IP/端口被改变了。在本例中,pod B2 被随机选中了,所有数据包的目的地IP变更为10.1.2.1(pod B2 的IP),端口改为8080(Service中定义的targetPort),就好像是,客户端pod直接发送数据包给pod B而不是通过Service