K8S 之 Service

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摘要

Service 介绍

  • Service(缩写为 svc)是一个抽象层，它定义了一组Pod的逻辑集，并为这些Pod支持外部流量暴露、负载均衡和服务发现。

  • 尽管每个Pod 都有一个唯一的IP地址，但是如果没有Service，这些IP不会暴露在群集外部。

  • Service允许您的应用程序接收流量。

  • Service也可以用在ServiceSpec标记type的方式暴露，type类型如下：

    • ClusterIP（默认）：在集群的内部IP上公开Service。这种类型使得Service只能从集群内访问。
    • NodePort：使用NAT在集群中每个选定Node的相同端口上公开Service。使用 : 从集群外部访问Service。是ClusterIP的超集。
    • LoadBalancer：在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为Service分配一个固定的外部IP。是NodePort的超集。
    • ExternalName：通过返回带有该名称的CNAME记录，使用任意名称（由spec中的externalName指定）公开Service。不使用代理。

创建Service

ClusterIP

  • 只能在集群内部访问

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# 先创建deployment，此时会为每个pod添加一个label app=nginx
kubectl create deployment nginx --image=nginx --replicas=2

# 创建service，，将deployment的pod暴露出来，暴露类型为ClusterIP
kubectl expose deployment nginx --type=ClusterIP --port=80
$ kubectl get svc nginx
NAME    TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx   ClusterIP   10.96.14.90   <none>        80/TCP    60s

NodePort

  • 暴露宿主机的端口，供外部访问

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# 创建service，将deployment的pod暴露出来，暴露类型为NodePort
kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --port=80
# 查看service，此时可以看到service的端口和节点的端口，与 ClusterIP 的区别就是是否暴露在节点上的端口
$ kubectl get svc nginx
NAME    TYPE       CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx   NodePort   10.96.7.8    <none>        80:32691/TCP   31s

yaml文件创建service

  • yaml文件格式

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apiVersion: v1      # api版本
kind: Service       # 资源类型
metadata:           # 元数据
  name: nginx       # service名称
spec:               # 配置
  ports:            # 端口
  - port: 80        # 集群内访问端口，service的端口，一般配置为与 targetPort 一致，但是非必须
    protocol: TCP   # 协议
    targetPort: 80  # 容器端口, pod的端口，这个必须与实际容器端口一致
    nodePort: 30080 # node暴露的端口，service类型为 NodePort 时使用，默认范围在 30000-32767 之间
  selector:         # 选择器
    app: nginx      # pod的标签，即匹配pod的标签 app=nginx
  type: NodePort    # service类型

  • 这里有个问题需要注意，service 默认是通过标签来匹配pod的，所以创建service的时候，一定要保证pod的标签是存在的，否则service无法匹配pod，另外虽然我们通过命令行创建service时是通过kubectl expose deployment nginx --type=NodePort --port=80创建的，但也并不表示service只会匹配这个deployment创建的pod，而是会匹配所有具有指定标签的pod（app=nginx）。

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# 获取service的 selector
$ k get svc -owide
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE    SELECTOR
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1    <none>        443/TCP        4d5h   <none>
nginx        NodePort    10.96.9.77   <none>        80:30080/TCP   8s     app=nginx

# 这里有个名称为 kubernetes 的 service，其作用是为了方便集群内部的 Pod 调用 API Server 的统一入口
# 无论 API Server 实际运行在哪个节点哪个 IP，集群内部只要访问如下地址就能访问 API Server。
# https://kubernetes.default.svc
# 或者
# https://10.96.0.1
# 这个 Service 是 系统自带的，不建议删除或修改。

ExternalName

  • 可以将其它 namespace 的 service 别名到 当前 namespace，这样访问 service 时就不需要加上命名空间名称了

  • ExternalName Service 是纯 DNS CNAME 映射，我们不经可以映射集群内容服务，也可以映射集群外部服务。

  • 原先的 service 访问方式：

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# 在不同命名空间下创建service
# 创建两个命名空间以及下面的资源
## ns1
kubectl create namespace ns1
kubectl create deployment alpine-demo -n ns1 --image=alpine/curl --replicas=1 -- /bin/sh -c "sleep infinity"

## ns2
kubectl create namespace ns2
kubectl create deployment nginx-demo -n ns2 --image=nginx --replicas=1
kubectl expose deployment nginx-demo -n ns2 --type=ClusterIP --port=80 --name=nginx-service

# 进入 ns1 中的 pod 访问 ns2 中的 nginx-service
kubectl exec -it -n ns1 alpine-demo-66895487c8-sk4t4 -- /bin/sh
curl nginx-service.ns2.svc.cluster.local
curl nginx-service.ns2

  • ExternalName 访问

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# 在 ns1 中创建 externalName 类型的 service，--external-name 指定 ns2 中的 nginx-service
kubectl create service externalname nginx-service -n ns1 --external-name=nginx-service.ns2.svc.cluster.local

  • 也可以通过 yaml 创建

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apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service                               # service 名称
  namespace: ns1                                    # 指定命名空间 为 ns1
spec:
  externalName: nginx-service.ns2.svc.cluster.local # 指定外部服务名，比如 www.baidu.com
  type: ExternalName                                # 指定为 ExternalName 类型
  selector:                                         # 不需要配置 selector
    app: nginx-service

  • 查看 service

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$ k get svc -n ns1
NAME            TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP                           PORT(S)   AGE
nginx-service   ExternalName   <none>       nginx-service.ns2.svc.cluster.local   <none>    16s

  • 此时再次进入 ns1 中的 pod 访问 ns2 中的 nginx-service 服务

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kubectl exec -it -n ns1 alpine-demo-66895487c8-sk4t4 -- /bin/sh
# 此时就不需要加上 ns2 的 namespace 了
curl nginx-service

LoadBalancer

  • LoadBalancer 是 Kubernetes Service 的一种类型，用于自动申请一个云厂商的负载均衡器（如 AWS ELB、GCP LB、阿里云 SLB），将外部流量转发到 Kubernetes 集群内部的 Pod 上。

  • 在私有云上，需要借助第三方负载均衡器来实现，比如 MetalLB，github

安装 MetallB

  • 如果您在IPVS模式下使用kube代理，从Kubernetes v1.14.2开始，您必须启用严格的ARP模式。请注意，如果您使用kube-router作为服务代理，则不需要这个，因为它默认启用了严格的ARP。

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# 查看将要产生的变更，如果有变更则返回非零状态码
kubectl get configmap kube-proxy -n kube-system -o yaml | \
sed -e "s/strictARP: false/strictARP: true/" | \
kubectl diff -f - -n kube-system

# 实际应用变更，只有发生错误时才返回非零状态码
kubectl get configmap kube-proxy -n kube-system -o yaml | \
sed -e "s/strictARP: false/strictARP: true/" | \
kubectl apply -f - -n kube-system

  • 安装MetalLB

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export METLB_VERSION=v0.15.2
curl -L -o metallb.yaml https://raw.githubusercontent.com/metallb/metallb/${METLB_VERSION}/config/manifests/metallb-native.yaml
kubectl apply -f metallb.yaml

  • 查看MetalLB资源

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$ k get all -n metallb-system -owide
NAME                              READY   STATUS    RESTARTS      AGE     IP               NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
pod/controller-58fdf44d87-bsp4z   1/1     Running   0             4m13s   10.244.194.104   k8s-worker1   <none>           <none>
pod/speaker-sjvq5                 1/1     Running   0             4m13s   10.211.55.15     k8s-worker1   <none>           <none>
pod/speaker-srpp4                 1/1     Running   0             4m13s   10.211.55.16     k8s-worker2   <none>           <none>
pod/speaker-tbnls                 1/1     Running   2 (98s ago)   4m13s   10.211.55.11     k8s-master    <none>           <none>

NAME                              TYPE        CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE     SELECTOR
service/metallb-webhook-service   ClusterIP   10.96.233.8   <none>        443/TCP   4m14s   component=controller

NAME                     DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR            AGE     CONTAINERS   IMAGES                            SELECTOR
daemonset.apps/speaker   3         3         3       3            3           kubernetes.io/os=linux   4m13s   speaker      quay.io/metallb/speaker:v0.15.2   app=metallb,component=speaker

NAME                         READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE     CONTAINERS   IMAGES                               SELECTOR
deployment.apps/controller   1/1     1            1           4m14s   controller   quay.io/metallb/controller:v0.15.2   app=metallb,component=controller

NAME                                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE     CONTAINERS   IMAGES                               SELECTOR
replicaset.apps/controller-58fdf44d87   1         1         1       4m13s   controller   quay.io/metallb/controller:v0.15.2   app=metallb,component=controller,pod-template-hash=58fdf44d87

  • 配置地址池:metallb-pool.yaml

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apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: IPAddressPool                 # 地址池类型
metadata:
  name: metallb-pool                # 地址池名称
  namespace: metallb-system         # 命名空间
spec:
  addresses:                        # 配置地址池
  - 10.211.55.200-10.211.55.250     # 与 节点 相同的网段，负载均衡器可以分配的IP范围
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kubectl apply -f metallb-pool.yaml

  • 配置地址池的二级公告:metallb-advertisement.yaml

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apiVersion: metallb.io/v1beta1
kind: L2Advertisement               # 地址池二级公告类型
metadata:
  name: metallb-advertisement       # 公告名称
  namespace: metallb-system         # 命名空间
spec:
  ipAddressPools:                   # 地址池名称列表，只有被公告的地址池才会被使用
  - metallb-pool                    # 地址池名称
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kubectl apply -f metallb-advertisement.yaml

创建 LoadBalancer 类型的 service

  • metallb-service.yaml

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apiVersion: apps/v1                  # 指定使用的 API 版本，这里是 apps/v1，适用于 Deployment 资源
kind: Deployment                     # Kubernetes 资源类型，这里是部署（Deployment）
metadata:
  labels:
    app: nginx                       # 标签，用于标识资源，可与 selector 匹配
  name: nginx                        # 资源名称，必须唯一（在同一命名空间下）
  namespace: ns1                     # 命名空间，默认为 default
spec:                                # 配置项
  replicas: 3                        # 副本数，表示希望运行多少个 Pod 实例
  selector:                          # 选择器，指定要管理的 Pod
    matchLabels:                     # 标签选择器
      app: nginx                     # 选择器，指定 Deployment 管理哪些 Pod（标签必须与 template 中匹配）
  template:                          # 模板，定义 Pod 的内容，具体可以参考 Pod 的配置
    metadata:
      labels:
        app: nginx                   # Pod 的标签，必须与 selector 中的 matchLabels 一致
    spec:
      containers:
      - image: nginx                 # 容器使用的镜像，这里是官方的 nginx 镜像
        name: nginx                  # 容器的名称
---                                  # 分割线
apiVersion: v1                       # api版本
kind: Service                        # 资源类型
metadata:                            # 元数据
  name: nginx                        # service名称
  namespace: ns1                     # 命名空间
spec:                                # 配置
  ports:                             # 端口
  - port: 80                         # 集群内访问端口，service的端口，一般配置为与 targetPort 一致，但是非必须
    protocol: TCP                    # 协议
    targetPort: 80                   # 容器端口, pod的端口，这个必须与实际容器端口一致
  selector:                          # 选择器
    app: nginx                       # pod的标签，即匹配pod的标签 app=nginx
  type: LoadBalancer                 # service类型
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$ k apply -f metallb-service.yaml
deployment.apps/nginx created
service/nginx created

  • 查看service

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# 可以看到 service 的类型为 LoadBalancer，并分配了 EXTERNAL-IP，这里还开放了nodePort 30613
$ kubectl get svc -n ns1
NAME         TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)        AGE
nginx        LoadBalancer   10.96.210.244   10.211.55.200   80:30613/TCP   52s

  • 访问service

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# 通过 service 的 port 访问，这里是 80
curl 10.211.55.200
# 同样可以基于 nodeIP+nodePort 访问
curl 10.211.55.11:30613

访问service，轮询pod

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## 在集群内
# 在相同的 namespace 中，可以通过 serviceName 直接访问
curl nginx

# 也可以通过 CLUSTER-IP 访问
curl 10.96.9.77

# 在不同的 namespace 中，可以通过 <serviceName>.<namespace> 或者 <serviceName>.<namespace>.svc.cluster.local 访问，比如本示例为
curl nginx.default
curl nginx.default.svc.cluster.local
# 这是因为在创建 service前，我们是不知道 service 的 IP 地址的，所以在其它pod中就可以预先使用 <serviceName>.<namespace> 占位，k8s会自动将其解析为 service 的 CLUSTER-IP


## 在集群外
# 通过 NODE-IP:NODE-PORT 访问
curl 10.211.55.16:30080

管理service

  • 查看service

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# 查看service
kubectl get svc
# 查看指定namespace下的service
kubectl get svc -n kube-system
# 查看全部service
kubectl get svc -A
# 查看service详情
kubectl get svc nginx -o yaml
kubectl describe svc nginx

# 查看日志
k logs svc/nginx

  • 编辑service，保存（:wq）后生效，不需要额外 apply 或 restart

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kubectl edit svc nginx

  • 删除service

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kubectl delete svc nginx