Service
Kubernetes Service定义了这样一种抽象：一个Pod的逻辑分组，一种可以访问它们的策略 —— 通常称为微服务。这一组Pod能够被Service访问到，通常是通过Label Selector 。
Service能够提供负载均衡的能力，但是在使用上有个限制：Service 只提供 4 层负载均衡能力，而没有 7 层功能, 但有时可能需要更多的匹配规则来转发请求，这点上 4 层负载均衡是不支持的。
Service 的类型 Service 在 K8s 中有以下四种类型：
ClusterIp：默认类型，自动分配一个仅 Cluster 内部可以访问的虚拟 IP
NodePort：在 ClusterIP 基础上为 Service 在每台机器上绑定一个端口，这样就可以通过: NodePort 来访问该服务
LoadBalancer：在 NodePort 的基础上，借助 cloud provider 创建一个外部负载均衡器，并将请求转发到: NodePort
ExternalName：把集群外部的服务引入到集群内部来，在集群内部直接使用。没有任何类型代理被创建，这只有 kubernetes 1.7 或更高版本的 kube-dns 才支持
VIP 和 Service 代理 在 Kubernetes 集群中，每个 Node 运行一个kube-proxy进程。kube-proxy负责为Service实现了一种VIP（虚拟 IP）的形式，而不是ExternalName的形式。在 Kubernetes v1.0 版本，代理完全在 userspace。在Kubernetes v1.1 版本，新增了 iptables 代理，但并不是默认的运行模式。从 Kubernetes v1.2 起，默认就是iptables 代理。在 Kubernetes v1.8.0-beta.0 中，添加了 ipvs 代理。
在 Kubernetes 1.14 版本开始默认使用ipvs 代理。
在 Kubernetes v1.0 版本，Service是 “4层”（TCP/UDP over IP）概念。在 Kubernetes v1.1 版本，新增了Ingress API（beta 版），用来表示 “7层”（HTTP）服务。
代理模式的分类如下：
1、userspace 代理模式
2、iptables 代理模式
3、ipvs 代理模式
这种模式，kube-proxy 会监视 Kubernetes Service对象和Endpoints，调用netlink接口以相应地创建ipvs 规则并定期与 Kubernetes Service对象和Endpoints对象同步 ipvs 规则，以确保 ipvs 状态与期望一致。访问服务时，流量将被重定向到其中一个后端 Pod。
与 iptables 类似，ipvs 于 netfilter 的 hook 功能，但使用哈希表作为底层数据结构并在内核空间中工作。这意味着 ipvs 可以更快地重定向流量，并且在同步代理规则时具有更好的性能。此外，ipvs 为负载均衡算法提供了更多选项，例如：
rr：轮询调度
lc：最小连接数
dh：目标哈希
sh：源哈希
sed：最短期望延迟
nq：不排队调度
ClusterIP clusterIP 主要在每个 node 节点使用 IPVS，将发向 clusterIP 对应端口的数据，转发到 kube-proxy 中。然后 kube-proxy 自己内部实现有负载均衡的方法，并可以查询到这个 service 下对应 pod 的地址和端口，进而把数据转发给对应的 pod 的地址和端口。
为了实现图上的功能，主要需要以下几个组件的协同工作：
apiserver 用户通过kubectl命令向apiserver发送创建service的命令，apiserver接收到请求后将数据存储到etcd中
kube-proxy kubernetes的每个节点中都有一个叫做kube-porxy的进程，这个进程负责感知service，pod的变化，并将变化的信息写入本地的 IPVS 规则中
IPVS 使用NAT等技术将virtualIP的流量转至endpoint中
创建 myapp-deploy-svc.yaml 文件
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查看 IPVSADM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 $ kubectl get svc -owide NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 172d <none> myapp ClusterIP 10.104.132.57 <none> 80/TCP 3m10s app=myapp,release=stabel $ ipvsadm -Ln IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096) Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags -> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn InActConn TCP 10.96.0.1:443 rr -> 192.168.2.1:6443 Masq 1 3 0 TCP 10.96.0.10:53 rr -> 10.244.0.14:53 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.15:53 Masq 1 0 0 TCP 10.96.0.10:9153 rr -> 10.244.0.14:9153 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.15:9153 Masq 1 0 0 TCP 10.104.132.57:80 rr -> 10.244.1.40:80 Masq 1 0 3 -> 10.244.1.41:80 Masq 1 0 3 -> 10.244.2.40:80 Masq 1 0 3 UDP 10.96.0.10:53 rr -> 10.244.0.14:53 Masq 1 0 0 -> 10.244.0.15:53 Masq 1 0 0
Headless Service 有时不需要或不想要负载均衡，以及单独的 Service IP 。遇到这种情况，可以通过指定 ClusterIP(spec.clusterIP) 的值为 “None” 来创建 Headless Service 。这类 Service 并不会分配 Cluster IP， kube-proxy 不会处理它们，而且平台也不会为它们进行负载均衡和路由。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapp-headless namespace: default spec: selector: app: myapp clusterIP: "None" ports: - port: 80 targetPort: 80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 $ kubectl get svc -owide NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 172d <none> myapp ClusterIP 10.104.132.57 <none> 80/TCP 5m30s app=myapp,release=stabel myapp-headless ClusterIP None <none> 80/TCP 19s app=myapp $ dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10 ; <<>> DiG 9.11.4-P2-RedHat-9.11.4-16.P2.el7_8.6 <<>> -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10 ;; global options: +cmd ;; Got answer: ;; WARNING: .local is reserved for Multicast DNS ;; You are currently testing what happens when an mDNS query is leaked to DNS ;; ->>HEADER<<- opcode: QUERY, status: NOERROR, id: 5421 ;; flags: qr aa rd; QUERY: 1, ANSWER: 3, AUTHORITY: 0, ADDITIONAL: 1 ;; WARNING: recursion requested but not available ;; OPT PSEUDOSECTION: ; EDNS: version: 0, flags:; udp: 4096 ;; QUESTION SECTION: ;myapp-headless.default.svc.cluster.local. IN A ;; ANSWER SECTION: myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.41 myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.1.40 myapp-headless.default.svc.cluster.local. 30 IN A 10.244.2.40 ;; Query time: 0 msec ;; SERVER: 10.96.0.10#53(10.96.0.10) ;; WHEN: 四 3月 04 10:36:53 CST 2021 ;; MSG SIZE rcvd: 237
NodePort nodePort 的原理在于在 node 上开了一个端口，将向该端口的流量导入到 kube-proxy，然后由 kube-proxy 进一步到给对应的 pod
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: myapps namespace: default spec: type: NodePort selector: app: web release: stabel ports: - name: http port: 80 targetPort: 80
1 2 3 4 5 6 7 8 9 $ kubectl get svc -owide NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 172d <none> myapp ClusterIP 10.104.132.57 <none> 80/TCP 11m app=myapp,release=stabel myapp-headless ClusterIP None <none> 80/TCP 6m42s app=myapp myapps NodePort 10.100.41.94 <none> 80:32195/TCP 42s app=web,release=stabel ipvsadm -Ln
LoadBalancer loadBalancer 和 nodePort 其实是同一种方式。区别在于 loadBalancer 比 nodePort 多了一步，就是可以调用cloud provider 去创建 LB 来向节点导流。
ExternalName 这种类型的 Service 通过返回 CNAME 和它的值，可以将服务映射到 externalName 字段的内容( 例如：hub.atguigu.com )。
ExternalName Service 是 Service 的特例，它没有 selector，也没有定义任何的端口和Endpoint。相反的，对于运行在集群外部的服务，它通过返回该外部服务的别名这种方式来提供服务。
1 2 3 4 5 6 7 8 apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service-1 namespace: default spec: type: ExternalName externalName: hub.armin.com
1 2 3 4 5 6 7 8 9 $ kubectl get svc -owide NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 172d <none> my-service-1 ExternalName <none> hub.armin.com <none> 29s <none> myapp ClusterIP 10.104.132.57 <none> 80/TCP 21m app=myapp,release=stabel myapp-headless ClusterIP None <none> 80/TCP 15m app=myapp myapps NodePort 10.100.41.94 <none> 80:32195/TCP 9m51s app=web,release=stabel $ dig -t A hub.armin.com.svc.cluster.local. @10.96.0.10
当查询主机 my-service.defalut.svc.cluster.local ( SVC_NAME.NAMESPACE.svc.cluster.local )时，集群的DNS 服务将返回一个值 my.database.example.com 的 CNAME 记录。访问这个服务的工作方式和其他的相同，唯一不同的是重定向发生在 DNS 层，而且不会进行代理或转发。
