Kubernetes Service 之原理与 ClusterIP 和 NodePort 用法

Service 定义

在 Kubernetes 中，由于Pod 是有生命周期的，如果 Pod 重启它的 IP 可能会发生变化以及升级的时候会重建 Pod，我们需要 Service 服务去动态的关联这些 Pod 的 IP 和端口，从而使我们前端用户访问不受后端变更的干扰。

Service 原理

pod-service

Kubernetes 在创建 Service 时，会根据标签选择器 Label Selector 来寻找 Pod，找到 Pod 后，会建立 Endpoint 映射表，存放 Pod 的端口和 IP 。当 Pod 发生变化时，Endpoint 也会更新它的映射关系，这样 Service 接收前端 Client 请求的时候，就会通过 Endpoint，找到最终需要转发到哪个 Pod 进行访问。Endpoint 和 Service 是同名的，这里的具体实现是靠kube-proxy完成的。

同时，由于 Kubernetes 内部有一个 DNS Server，我们可以在 Pod 容器内以【服务名.命名空间.域名后缀】的方式访问服务名称，这样也不需要固定的 Service IP 了，默认域名后缀是 svc.cluster.local

Service 用法

ClusterIP 类型

ClusterIP 就是以均衡负载的方式访问所有相关的 Pod。在内部环境中申请一个 Service IP, 通过这个 IP ,我们以默认轮询的方式访问对应的 Pod 队列。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nginx
  namespace: default
  labels:
    app: service-nginx
spec:
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80          # Service 的访问端口，暴露给 k8s 集群内部服务访问
      protocol: TCP
      targetPort: 80    # Pod 容器中访问的端口
  selector:
    app: pod-nginx

root@k8s-master1:~# kubectl get service
NAME            TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   12d
service-nginx   ClusterIP   10.108.240.64   <none>        80/TCP    6s
root@k8s-master1:~# curl 10.108.240.64
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Nginx Test</title>
</head>
<body>
Hello World
</body>
</html>

# 这边 Endpoints 可以看出绑定了三个 Pod
root@k8s-master1:~# kubectl get endpoints
NAME            ENDPOINTS                                            AGE
kubernetes      192.168.31.60:6443                                   12d
service-nginx   10.244.126.34:80,10.244.194.65:80,10.244.194.66:80   5m10s

root@k8s-master1:~# kubectl describe service service-nginx
Name:              service-nginx
Namespace:         default
Labels:            app=service-nginx
Annotations:       <none>
Selector:          app=pod-nginx
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  SingleStack
IP Families:       IPv4
IP:                10.108.240.64
IPs:               10.108.240.64
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        80/TCP
Endpoints:         10.244.126.34:80,10.244.194.65:80,10.244.194.66:80
Session Affinity:  None
Events:            <none>

root@k8s-master1:~# kubectl exec deployment-nginx-6977747dd9-ddpc2 -- curl service-nginx.default.svc.cluster.local
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100   139  100   139    0     0  28653      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 34750
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Nginx Test</title>
</head>
<body>
Hello World
</body>

NodePort 类型

NodePort 是指将 Service 访问端口映射到每台 Kubernetes 集群的物理机上，使之可以彻底对外开放。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nginx-node-port
  namespace: default
  labels:
    app: service-nginx-node-port
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      protocol: TCP
      targetPort: 80
      nodePort: 30880
  selector:
    app: pod-nginx

root@k8s-master1:~# curl k8s-master1:30880
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Nginx Test</title>
</head>
<body>
Hello World
</body>

root@k8s-master1:~# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  172.17.0.1:30880 rr
  -> 10.244.126.34:80             Masq    1      0          0
  -> 10.244.194.65:80             Masq    1      0          0
  -> 10.244.194.66:80             Masq    1      0          0
TCP  192.168.31.60:30880 rr
  -> 10.244.126.34:80             Masq    1      0          0
  -> 10.244.194.65:80             Masq    1      0          0
  -> 10.244.194.66:80             Masq    1      0          1

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