025.Kubernetes掌握Service-SVC基礎使用-有解無憂

一 Service簡介

1.1 Service概念

Service是Kubernetes的核心概念，通過創建Service，可以為一組具有相同功能的容器應用提供一個統一的入口地址，并且將請求負載分發到后端的各個容器應用上，

1.2 Service定義詳解

  1 apiVersion: v1		#必須，api版本
  2 kind: Service		#必須，型別為Service
  3 metadata:			#必須，元資料
  4   name: string		#必須，Service名稱
  5   namespace: string		#必須，命名空間，默認為default
  6   labels:			#自定義標簽屬性串列
  7     - name: string
  8   annotations:		#自定義注解屬性串列
  9     - name: string
 10 spec:			#必須，詳細描述
 11   selector: []		#必須，Label Selector配置
 12   type: ClusterIP		#必須，Serice型別，詳見如下
 13   sessionAffinity: string	#虛擬服務IP地址，當選擇type=ClusterIP時，若不指定，則系統進行自動分配；當type=LoadBalancer時，需要指定
 14   ports:			#Service需要暴露的埠串列
 15   - name: string		#埠名稱
 16     protocol:		#埠協議，支持TCP和UDP，默認為TCP
 17     port: int		#服務監聽的埠號
 18     targetPort: 8080	#需要轉發到后端Pod的埠號
 19     nodePort: int		#當spec.type=NodePort時，指定映射到物理機的埠號
 20 status:			#當spec.type=LoadBalancer時，設定外部負載均衡的地址，用于公有云
 21   loadBalancer:		#外部負載均衡器
 22     ingress:		#外部負載均衡器
 23       ip: string		#外部負載均衡器的IP地址
 24       hostname: string	#外部負載均衡器的主機名

spec.type：Service的型別，指定Service的訪問方式，默認為ClusterIP，

ClusterIP：虛擬的服務IP地址，該地址用于Kubernetes集群內部的Pod訪問，在Node上kube-proxy通過設定的iptables規則進行轉發；

NodePort：使用宿主機的埠，使能夠訪問各Node的外部客戶端通過Node的IP地址和埠號就能訪問服務；

LoadBalancer：使用外接負載均衡器完成到服務的負載分發，需要在spec.status.loadBalancer欄位指定外部負載均衡器的IP地址，并同時定義nodePort和clusterIP，用于公有云，

二 Service基本使用

2.1 Service的基本用法

一般來說，對外提供服務的應用程式需要通過某種機制來實作，對于容器應用最簡便的方式就是通過TCP/IP機制及監聽IP和埠號來實作，示例：定義一個提供Web服務的RC，由兩個Tomcat容器副本組成，每個容器都通過containerPort設定提供服務的埠號為8080，

[root@k8smaster01 study]# cat webapp-rc.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: ReplicationController
  3 metadata:
  4   name: webapp
  5 spec:
  6   replicas: 2
  7   template:
  8     metadata:
  9       name: webapp
 10       labels:
 11         app: webapp
 12     spec:
 13       containers:
 14       - name: webapp
 15         image: tomcat
 16         ports:
 17         - containerPort: 8080

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f webapp-rc.yaml [root@k8smaster01 study]# kubectl get pods -l app=webapp -o yaml | grep podIP podIP: 172.24.9.88 podIP: 172.24.9.199 [root@k8smaster01 study]# curl 172.24.9.88:8080

clipboard

直接通過Pod的IP地址和埠號可以訪問到容器應用內的服務，但是Pod的IP地址是不可靠的，例如當Pod所在的Node發生故障時，Pod將被Kubernetes重新調度到另一個Node，Pod的IP地址將發生變化，如果容器應用本身是分布式的部署方式，通過多個實體共同提供服務，就需要在這些實體的前端設定一個負載均衡器來實作請求的分發，Kubernetes中的Service就是用于解決這些問題的核心組件， Service示例：以如上webapp應用為例，為了讓客戶端應用訪問到兩個Tomcat Pod實體，可以創建一個Service來提供服務，Kubernetes提供了一種快速的方法，即通過kubectl expose命令來創建Service，[root@k8smaster01 study]# kubectl expose rc webapp [root@k8smaster01 study]# kubectl get svc | grep -E 'NAME|webapp' NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE webapp ClusterIP 10.10.10.51 <none> 8080/TCP 45s [root@k8smaster01 study]# curl 10.10.10.51:8080 #測驗訪問 提示：如上Service地址10.10.10.51:8080的訪問被自動負載分發到后端兩個Pod， Service示例2：通過Service組態檔暴露服務， [root@k8smaster01 study]# vi webappsvc.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Service
  3 metadata:
  4   name: webappservice
  5 spec:
  6   ports:
  7   - port: 8081
  8     targetPort: 8080
  9   selector:
 10     app: webapp

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f webappsvc.yaml [root@k8smaster01 study]# kubectl get svc | grep -E 'NAME|webappser' NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE webappservice ClusterIP 10.10.10.83 <none> 8081/TCP 22s 提示：如上Service定義中的關鍵欄位是ports和selector，本例中ports定義部分指定了Service所需的虛擬埠號為8081，由于與Pod容器埠號8080不一樣，所以需要再通過targetPort來指定后端Pod的埠號，selector定義部分設定的是后端Pod所擁有的label：app=webapp， [root@k8smaster01 study]# curl 10.10.10.83:8081 #訪問測驗

Service負載分發策略：RoundRobin和SessionAffinity

RoundRobin：輪詢模式，即輪詢將請求轉發到后端的各個Pod上，

SessionAffinity：基于客戶端IP地址進行會話保持的模式，即第1次將某個客戶端發起的請求轉發到后端的某個Pod上，之后從相同的客戶端發起的請求都將被轉發到后端相同的Pod上，

在默認情況下，Kubernetes采用RoundRobin模式對客戶端請求進行負載分發，同時可以通過設定service.spec.sessionAffinity=ClientIP來啟用SessionAffinity策略，這樣，同一個客戶端IP發來的請求就會被轉發到后端固定的某個Pod上了，通過Service的定義，Kubernetes實作了一種分布式應用統一入口的定義和負載均衡機制，Service還可以進行其他型別的設定，例如設定多個埠號、直接設定為集群外部服務，或實作為Headless Service（無頭服務）模式，

2.2 多埠Service

有時一個容器應用也可能提供多個埠的服務，那么在Service的定義中也可以相應地設定為將多個埠對應到多個應用服務，示例1：如下，Service設定了兩個埠號，并且為每個埠號都進行了命名， [root@k8smaster01 study]# vi twoportservice.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Service
  3 metadata:
  4   name: webapp
  5 spec:
  6   ports:
  7   - port: 8080
  8     targetPort: 8080
  9     name: web
 10   - port: 8005
 11     targetPort: 8005
 12     name: management
 13   selector:
 14     app: webapp

[root@k8smaster01 study]# vi kubednsservice.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Service
  3 metadata:
  4   name: kube-dns
  5   namespace: kube-system
  6   labels:
  7     k8s-app: kube-dns
  8     kubernetes.io/cluster-service: "true"
  9     kubernetes.io/name: "KubeDNS"
 10 spec:
 11   selector:
 12     k8s-app: kube-dns
 13   clusterIP: 169.169.0.100
 14   ports:
 15   - name: dns
 16     port: 53
 17     protocol: UDP
 18 
 19   - name: dns-tcp
 20     port: 53
 21     protocol: TCP

2.3 外部服務Service

在某些環境中，應用系統需要將一個外部資料庫、另一個集群或Namespace中的服務作為服務的后端，則可通過創建一個無Label Selector的Service來實作， [root@k8smaster01 study]# vi noselectorservice.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Service
  3 metadata:
  4   name: my-service
  5 spec:
  6   ports:
  7   - protocol: TCP
  8     port: 80
  9     targetPort: 80

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f noselectorservice.yaml 如上定義創建的是一個不帶標簽選擇器的Service，即無法選擇后端的Pod，系統不會自動創建Endpoint，因此需要手動創建一個和該Service對應的Endpoint，用于指向實際的后端訪問地址，如下所示的Endpoint的定義檔案： [root@k8smaster01 study]# vi noselectorendpoint.yaml

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Endpoints
  3 metadata:
  4   name: my-service
  5 subsets:
  6 - addresses:
  7   - IP: 47.96.145.131
  8   ports:
  9   - port: 80

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f noselectorendpoint.yaml [root@k8smaster01 study]# kubectl get svc | grep -E 'NAME|my-service' NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE my-service ClusterIP 10.10.10.211 <none> 80/TCP 3s [root@k8smaster01 study]# curl 10.10.10.211 clipboard

提示：如上所示，訪問沒有標簽選擇器的Service和帶有標簽選擇器的Service一樣，請求將會被路由到由用戶手動定義的后端Endpoint上，

三 Headless Service

3.1 無頭服務簡介

在某些應用場景中，若需要人為指定負載均衡器，不使用Service提供的默認負載均衡的功能，或者應用程式希望知道屬于同組服務的其他實體，Kubernetes提供了Headless Service來實作這種功能，即不為Service設定ClusterIP（入口IP地址），僅通過Label Selector將后端的Pod串列回傳給呼叫的客戶端，此場景中，Service就不再具有一個特定的ClusterIP地址，對其進行訪問將獲得包含Label“app=nginx”的全部Pod串列，然后客戶端程式自行決定如何處理這個Pod串列，例如，StatefulSet就是使用Headless Service為客戶端回傳多個服務地址的，對于“去中心化”類的應用集群，Headless Service非常適合，

3.2 Nginx場景實驗

通過對Headless Service搭建Nginx集群，從而自動實作應用集群的創建， [root@k8smaster01 study]# vi nginx-service.yaml #創建Service

  1 apiVersion: v1
  2 kind: Service
  3 metadata:
  4   labels:
  5     name: nginx-svc
  6   name: nginx-svc
  7 spec:
  8   ports:
  9   - protocol: TCP
 10     port: 80
 11     targetPort: 80
 12   selector:
 13     name: nginx-demo			#定義selector
 14   clusterIP: None

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f nginx-service.yaml [root@k8smaster01 study]# vi nginx-deployment.yaml

  1 apiVersion: apps/v1
  2 kind: Deployment
  3 metadata:
  4   labels:
  5     name: nginx-demo
  6   name: nginx-demo
  7 spec:
  8   replicas: 2
  9   selector:
 10     matchLabels:
 11       name: nginx-demo
 12   template:
 13     metadata:
 14       labels:
 15         name: nginx-demo
 16     spec:
 17       containers:
 18       - name: nginx
 19         image: nginx:1.7.9
 20         ports:
 21         - containerPort: 80
 22           name: web

[root@k8smaster01 study]# kubectl create -f nginx-deployment.yaml [root@k8smaster01 study]# kubectl create -f nginx-service.yaml [root@k8smaster01 study]# kubectl get svc -o wide [root@k8smaster01 study]# kubectl get pods -o wide [root@k8smaster01 study]# nslookup nginx-svc.default.svc.cluster.local 10.10.190.170 clipboard

提示：由上可知，通過決議SVC的地址，直接決議出來的為Pod的IP，

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