Kubernetes（四）：Service

一、定義Service

? 1.1 type=ClusterIP

?? 1.2 type=NodePort

?? 1.3?type=LoadBalancer

?? 1.4?type=ExternalName

?? 1.5 無標簽選擇器的Service

?? 1.6?Headless?Service

二、Kubernetes的服務發現

? ?2.1?環境變量方式

? ?2.2 DNS方式

????????Kubernetes 中 Service 是將運行在一個或一組?Pod?上的應用程序對外暴露出去的方法。這樣多個相同功能容器可以對外提供統一的訪問入口。

? ? ? ?Service解決了：

避免直接訪問Pod，因為Pod的數量和IP都可能發生變化。而通過Service可以提供穩定的統一入口。
提供了負載均衡機制（包括后端Pod自動注冊和發現）

一、定義Service

? ? 定義Service的yaml常見字段含義說明如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: namespace:labels: []anotations: []
spec:selector: []             # 標簽選擇器，選擇滿足條件的后端Podtype:                    # Service的公開暴露類型，type可取值(首字母大寫)：ClusterIP默認、NodePort、LoadBalancer、ExternalNameclusterIP:               # 分配給該Service的IP地址列表。type=ClusterIP或NodePort時，若不手動指定IP則自動分配（在kubeadm init指定的網段范圍內）；若填值None則為Headless服務sessionAffinity：        # 可取值：ClientIP、None默認。若配置為ClientIP表示對收到同個客戶端IP的訪問請求每次都轉發到同個后端Pod上。ports:                   # 端口列表，列表多個須分別指定端口的name- name:                  # 端口名。若僅有一個port，可不設置此字段protocol:              # 協議。可取值： TCP默認、UDP、SCTPport:                  # Service在clusterIP上的監聽端口nodePort:              # 當type=NodePort或LoadBalancer時，在每個節點機器上的分配端口（端口允許范圍30000-32767）。targetPort:            # 轉發至后端Pod上的端口，若未指定則等于port
status:                    # 當type=LoadBalancer時設置外部負載均衡器地址，比如公有云環境loadBalancer:            # 外部負載均衡器ingress:               # 外部負載均衡器ip:                  # 外部負載均衡器的IP地址hostname:            # 外部負載均衡器的主機名

? 1.1 type=ClusterIP

在前文【Kubernetes（三）：Workload工作負載-CSDN博客】已經創建Deployment的基礎上（Pod的標簽是app=nginx， Pod內容器端口為80）。然后通過以下nginx-service.yaml文件，創建一個Service：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-service
spec:selector:                # 標簽選擇器，選擇滿足條件的后端Podapp: nginxtype: ClusterIPports:- port: 55580            # Service在clusterIP上的監聽端口targetPort: 80         # 轉發至后端Pod上的端口，若未指定則等于port

kubectl apply -f nginx-service.yaml# 以下service可簡寫svc
kubectl get service -o widekubectl describe service/nginx-service

注：kube-apiserver本身也是一個Service，名字為kubernetes。該service的ClusterIP是地址池中第一個IP，端口是HTTPS的443。如上圖。

Service中的Endpoints是后端Pod的地址列表。如果Pod發生變化，Kubernetes會自動維護Service的EndPoints地址列表，自動保持最新。

從Kubernetes集群內（包括集群節點機器、Pod容器內）可通過命令訪問Service的虛擬IP和端口來訪問后端的Pod：curl http://172.16.242.61:55580

默認情況，訪問請求會被Service均衡分發給后端Pod之一。

?? 1.2 type=NodePort

? ? ?在上文type=ClusterIP的例子中，因為值在服務虛擬IP（clusterIP）上監聽，所以只能在Kubernetes集群內（包括集群節點機器及容器內）才能訪問到該Service。

? ? 若希望從Kubernetes集群外也可以訪問Service，則需把改type=NodePort。NodePort是建立在type=ClusterIP的基礎上，并在每個節點機器上分配一個nodePort端口。通過該nodePort端口訪問的請求，Service也可以分發到與后端Pod的Endpoints。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-service
spec:selector:                # 必選。標簽選擇器，選擇滿足條件的后端Podapp: nginxtype: NodePortports:- port: 55580            # Service在clusterIP上的監聽端口nodePort: 32000        # 當type=NodePort或LoadBalancer時，在每個節點機器上的分配端口（端口允許范圍默認30000-32767）。targetPort: 80         # 轉發至后端Pod上的端口，若未指定則等于port

kubectl apply -f nginx-service.yaml# 以下service可簡寫svc
kubectl get service -o widekubectl describe service/nginx-service

不僅可以從Kubernetes集群內（包括集群節點機器、Pod容器內）可通過命令訪問Service的虛擬IP和端口來訪問后端的Pod：curl http://172.16.167.197:55580

并且還可以從Kubernetes集群外訪問，訪問地址為：任意一個節點機器IP:nodePort? ?如下圖：

雖然可以通過節點機器IP訪問，但在節點機器操作系統上通過netstat命令是無法看到nodePort偵聽端口。這是因為沒有采用通常的直接監聽方式，而是kube-proxy利用操作系統的代理模式來轉發。

kube-proxy的--proxy-mode選項指定轉發的代理模式，當節點機器是Linux則可為ipvs或iptables模式（不手工指定時，若Linux操作系統加載啟用了IPVS內核，kube-proxy會自動優先選擇IPVS模式，否則切換iptables模式）；當節點機器是Windows則為kernelspace模式。

?? 1.3?type=LoadBalancer

? ? ?type=LoadBalancer是基于NodePort的基礎上構建并創建一個外部負載均衡器，通過該外部負載均衡器路由到與 clusterIP 相同的 Endpoints。

? ? type=LoadBalancer主要用于云平臺環境。Service使用云平臺負載均衡器，Kubernetes不直接提供負載均衡。這要求云平臺能夠監控Kubernetes的Service資源對象創建過程，云平臺負載均衡器中upstream值自動配置為Service的Endpoints列表，同時云平臺還能對Kubernetes的Service的Status信息補充配置好的負載均衡器的IP地址。這樣外部客戶端就可以通過云平臺負載均衡器IP及Service端口進行訪問后端Pod服務了。

? ? 默認情況：對于type=LoadBalancer的Service會默認開啟節點機器NodePort，這是為了讓負載均衡器能夠通過Node節點IP來訪問內部Pod。從v1.24版開始，Service配置中提供了一個布爾類型字段allocateLoadBalancerNodePorts來指定是否分配NodePort（默認為true）。僅當云平臺負載均衡器能夠直接將流量路由到 Pod 而無需使用節點機器端口的情況才設置為false。

?? 1.4?type=ExternalName

? ? ?type=ExternalName是將 Service 映射到指定的目標域名或IP。相當于對目標域名或IP設置別名。

??下面externalname-service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: externalname-service
spec:type: ExternalNameexternalName: www.baidu.com

kubectl apply -f externalname-service.yaml# 以下service可簡寫svc
kubectl get service -o widekubectl describe service/externalname-service

注：type=ExternalName的Service沒有Endpoints，也沒有為服務分配ClusterIP。

Kubernetes對服務自動生成的域名格式為：<ServiceName>.<namespace>.svc.<clusterDomain>?

從Kubernetes集群內（包括集群節點機器、Pod容器內）可通過該服務域名訪問，既自動訪問externalName指定的目標域名。本例中訪問?curl http://externalname-service.default.svc.cluster.local??相當于訪問www.baidu.com

?? 1.5 無標簽選擇器的Service

? ? 上文type=ExternalName的Service沒有Endpoints，也沒有為服務分配ClusterIP。除上文外，還可以通過基于type=ClusterIP類型來將外部服務定義為Service，這種將外部服務定義為Service也稱為沒有標簽選擇器的Service （Services without selectors）。

? ? ?普通type=ClusterIP的Service通過selector標簽選擇器對后端Pod的Endpoints列表進行了抽象封裝，如果后端的Endpoints不是由Pod提供，而是在Kubernetes之外的其他服務提供。在Kubernetes里的一些應用也需要訪問這些外部服務，典型場景為：

非Kubernetes管理的服務。例如單獨部署的數據庫、Redis、或者其他服務。
從一個Kubernetes集群訪問另一個Kubernetes集群。

本場景中，在創建Service時不設置selector標簽選擇器（也無后端Pod可選）。由于此 Service 沒有選擇器，因此不會自動創建對應的 EndpointSlice 對象。需要手工在EndpointSlice定義外部服務的IP地址和端口號。

注意：從v1.33版開始，Endpoints已被標記為deprecated。所以低版本Kubernetes可使用Endpoints，高版本Kubernetes應當使用EndpointSlice。

為演示，先通過python啟動簡易Web，模擬已存在的外部服務

# 若python版本為2.x
python -m SimpleHTTPServer 9999# 若python版本為3.x
python -m http.server 9999

下面outside-service.yaml

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: outside-service
spec:ports:- port: 21212            # Service在clusterIP上的監聽端口targetPort: 1111       # 此情況因為不使用targetPort，所以配成什么端口都無所謂
---
apiVersion: discovery.k8s.io/v1
kind: EndpointSlice
metadata:name: outside-service    # 習慣上，將Service名稱作為EndpointSlice名稱前綴labels:# 須設置 "kubernetes.io/service-name" 標簽，以選擇匹配Servicekubernetes.io/service-name: outside-service
addressType: IPv4          # 取值范圍：IPv4、IPv6、FQDN
ports:                     # 若列表多個須分別指定端口name（且name值須與Service中spec.ports.name字段值匹配一致）- port: 9999
endpoints:  # 此列表中的 IP 地址可以按任何順序顯示- addresses:- "192.168.43.49"

kubectl apply -f outside-service.yaml# 以下service可簡寫svc
kubectl get service -o widekubectl describe service/outside-servicekubectl get endpointslices

可以在Kubernetes集群內（包括集群節點機器、Pod容器內）可通過命令訪問Service的虛擬IP和端口來訪問外部服務。curl http://172.16.155.209:21212

?? 1.6?Headless?Service

? ? 在某些場景場景中，不需要Service提供負載均衡功能，也不需要Service的ClusterIP。而是直接對后端Pod進行指定訪問，因此只需要Service為后端每個Pod生成一個子域名。這是可以創建一個與普通Service不同的Headless Service。Headless Service既是沒有入口訪問地址（服務無ClusterIP），kube-proxy不會為其創建負載轉發規則。

? ? 有標簽選擇器的Headless Service

? ? 如果Headless Service配置了標簽選擇器，則Kubernetes根據匹配選擇的后端Pod，自動創建Endpoints列表。此Headless Service會將DNS解析機制設為：①服務域名可得到后端所有Pod的IP列表（而不是單獨的一個ClusterIP）；②還會為每個Pod都創建一個子域名，便于對特定某個Pod進行指定訪問或識別。

? ?示例可以參考：https://blog.csdn.net/zyplanke/article/details/150985065?中StatefulSet章節。

? ? 無標簽選擇器的Headless Service

? ? 如果Headless Service沒有配置標簽選擇器，則Kubernetes不會自動創建對應的Endpoints列表。Kubernetes的DNS會根據如下條件嘗試對該Service設置DNS解析：

對于 type=ExternalName，將配置的externalName嘗試作為對應的?CNAME 記錄。
對所有其他類型的 Service，對Service后端處于Ready狀態的Endpoints既Endpointslices創建DNS記錄。對于 IPv4 端點，DNS 系統創建 A 記錄；?對于 IPv6 端點，DNS 系統創建 AAAA 記錄。