service是k8s的流量負載元件中的一種，常用的流量負載元件有以下幾種

• service ： 4層路由的負載
• ingress：7層路由的負載

Service介紹

在kubernetes中，pod是應用程式的載體，我們可以通過pod的ip來訪問應用程式，但是pod的ip地址不是固定的，這也就意味著不方便直接採用pod的ip對服務進行訪問。

為了解決這個問題，kubernetes提供了Service資源，Service會對提供同一個服務的多個pod進行聚合，並且提供一個統一的入口地址。通過訪問Service的入口地址就能訪問到後面的pod服務。

Service在很多情況下只是一個概念，真正起作用的其實是kube-proxy服務程序，每個Node節點上都執行著一個kube-proxy服務程序。當建立Service的時候會通過api-server向etcd寫入建立的service的資訊，而kube-proxy會基於監聽的機制發現這種Service的變動，然後它會將最新的Service資訊轉換成對應的訪問規則

# 10.97.97.97:80 是service提供的訪問入口
# 當訪問這個入口的時候，可以發現後面有三個pod的服務在等待呼叫，
# kube-proxy會基於rr（輪詢）的策略，將請求分發到其中一個pod上去
# 這個規則會同時在叢集內的所有節點上都生成，所以在任何一個節點上訪問都可以。
[root@node1 ~]# ipvsadm -Ln
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags
  -> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  10.97.97.97:80 rr
  -> 10.244.1.39:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.1.40:80               Masq    1      0          0
  -> 10.244.2.33:80               Masq    1      0          0
 

kube-proxy目前支援三種工作模式:

userspace 模式

userspace模式下，kube-proxy會為每一個Service建立一個監聽埠，發向Cluster IP的請求被Iptables規則重定向到kube-proxy監聽的埠上，kube-proxy根據LB演算法選擇一個提供服務的Pod並和其建立連結，以將請求轉發到Pod上。 該模式下，kube-proxy充當了一個四層負責均衡器的角色。由於kube-proxy執行在userspace中，在進行轉發處理時會增加核心和使用者空間之間的資料拷貝，雖然比較穩定，但是效率比較低。

iptables 模式

iptables模式下，kube-proxy為service後端的每個Pod建立對應的iptables規則，直接將發向Cluster IP的請求重定向到一個Pod IP。 該模式下kube-proxy不承擔四層負責均衡器的角色，只負責建立iptables規則。該模式的優點是較userspace模式效率更高，但不能提供靈活的LB策略，當後端Pod不可用時也無法進行重試。

ipvs 模式

ipvs模式和iptables類似，kube-proxy監控Pod的變化並建立相應的ipvs規則。ipvs相對iptables轉發效率更高。除此以外，ipvs支援更多的LB演算法。

啟用ipvs

# 此模式必須安裝ipvs核心模組，否則會降級為iptables
# 開啟ipvs
kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
# 修改mode: "ipvs"
kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system
# 檢視轉發規則
ipvsadm -Ln

Service型別

Service的資源清單檔案：

kind: Service  # 資源型別
apiVersion: v1  # 資源版本
metadata: # 元資料
  name: service # 資源名稱
  namespace: dev # 名稱空間
spec: # 描述
  selector: # 標籤選擇器，用於確定當前service代理哪些pod
    app: nginx
  type: # Service型別，指定service的訪問方式
  clusterIP:  # 虛擬服務的ip地址
  sessionAffinity: # session親和性，支援ClientIP、None兩個選項
  ports: # 埠資訊
    - protocol: TCP 
      port: 3017  # service埠
      targetPort: 5003 # pod埠
      nodePort: 31122 # 主機埠

• ClusterIP：預設值，它是Kubernetes系統自動分配的虛擬IP，只能在叢集內部訪問
• NodePort：將Service通過指定的Node上的埠暴露給外部，通過此方法，就可以在叢集外部訪問服務
• LoadBalancer：使用外接負載均衡器完成到服務的負載分發，注意此模式需要外部雲環境支援
• ExternalName： 把叢集外部的服務引入叢集內部，直接使用

Service使用

實驗環境準備

在使用service之前，首先利用Deployment創建出3個pod，注意要為pod設定app=nginx-pod的標籤

建立deployment.yaml，內容如下：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment      
metadata:
  name: pc-deployment
  namespace: dev
spec: 
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.17.1
        ports:
        - containerPort: 80

# 建立
kubectl create -f deployment.yaml

# 檢視pod詳情
kubectl get pods -n dev -o wide --show-labels

# 為了方便後面的測試，修改下三臺nginx的index.html頁面（三臺修改的IP地址不一致）
kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-jf25z -n dev /bin/sh
# echo "10.244.1.53" > /usr/share/nginx/html/index.html
kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-jlltk -n dev /bin/sh
# echo "10.244.2.71" > /usr/share/nginx/html/index.html
kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-pbclm -n dev /bin/sh
# echo "10.244.1.54" > /usr/share/nginx/html/index.html

#修改完畢之後，訪問測試
curl 10.244.1.53
curl 10.244.2.71
curl 10.244.1.54

ClusterIP型別的Service

建立service-clusterip.yaml檔案

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-clusterip
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: 10.97.97.97 # service的ip地址，如果不寫，預設會生成一個
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80  # Service埠       
    targetPort: 80 # pod埠

# 建立service
kubectl create -f service-clusterip.yaml

# 檢視service
kubectl get svc -n dev -o wide

# 檢視service的詳細資訊
# 在這裡有一個Endpoints列表，裡面就是當前service可以負載到的服務入口
kubectl describe svc service-clusterip -n dev

# 檢視ipvs的對映規則
ipvsadm -Ln

# 訪問10.97.97.97:80觀察效果
curl 10.97.97.97:80

Endpoint

Endpoint是kubernetes中的一個資源物件，儲存在etcd中，用來記錄一個service對應的所有pod的訪問地址，它是根據service配置檔案中selector描述產生的。

一個Service由一組Pod組成，這些Pod通過Endpoints暴露出來，Endpoints是實現實際服務的端點集合。換句話說，service和pod之間的聯絡是通過endpoints實現的。

# 檢視Endpoints
kubectl get endpoints -n dev -o wide

負載分發策略

對Service的訪問被分發到了後端的Pod上去，目前kubernetes提供了兩種負載分發策略：

• 如果不定義，預設使用kube-proxy的策略，比如隨機、輪詢

• 基於客戶端地址的會話保持模式，即來自同一個客戶端發起的所有請求都會轉發到固定的一個Pod上

  此模式可以使在spec中新增sessionAffinity:ClientIP選項

# 檢視ipvs的對映規則【rr 輪詢】
ipvsadm -Ln

# 迴圈訪問測試
while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;

# 修改分發策略----sessionAffinity:ClientIP
kubectl delete -f service-clusterip.yaml
vi service-clusterip.yaml
kubectl create -f service-clusterip.yaml

# 檢視ipvs規則【persistent 代表持久】
ipvsadm -Ln

# 迴圈訪問測試
while true;do curl 10.97.97.97; sleep 5; done;
  
# 刪除service
kubectl delete -f service-clusterip.yaml

修改分發策略

會發現同一個ip訪問只會訪問到一個固定的pod

HeadLiness型別的Service

在某些場景中，開發人員可能不想使用Service提供的負載均衡功能，而希望自己來控制負載均衡策略，針對這種情況，kubernetes提供了HeadLiness Service，這類Service不會分配Cluster IP，如果想要訪問service，只能通過service的域名進行查詢。

建立service-headliness.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 將clusterIP設定為None，即可建立headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
  - port: 80    
    targetPort: 80

# 建立service
kubectl create -f service-headliness.yaml

# 獲取service， 發現CLUSTER-IP未分配
kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide

# 檢視service詳情
kubectl describe svc service-headliness -n dev

# 檢視pod
kubectl get pods -n dev

# 檢視域名的解析情況
# kubectl exec -ti pc-deployment-6696798b78-jf25z -- nslookup kubernetes.default
kubectl exec -it pc-deployment-6696798b78-jf25z -n dev /bin/sh
# cat /etc/resolv.conf

# 使用dig查詢單個域名的 DNS 資訊
dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local

NodePort型別的Service

在之前的樣例中，建立的Service的ip地址只有叢集內部才可以訪問，如果希望將Service暴露給叢集外部使用，那麼就要使用到另外一種型別的Service，稱為NodePort型別。NodePort的工作原理其實就是將service的埠對映到Node的一個埠上，然後就可以通過NodeIp:NodePort來訪問service了。

建立service-nodeport.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # service型別
  ports:
  - port: 80
    nodePort: 30002 # 指定繫結的node的埠(預設的取值範圍是：30000-32767), 如果不指定，會預設分配
    targetPort: 80

# 建立service
kubectl create -f service-nodeport.yaml

# 檢視service
kubectl get svc -n dev -o wide

# 接下來可以通過電腦主機的瀏覽器去訪問叢集中任意一個nodeip的30002埠，即可訪問到pod

LoadBalancer型別的Service

LoadBalancer和NodePort很相似，目的都是向外部暴露一個埠，區別在於LoadBalancer會在叢集的外部再來做一個負載均衡裝置，而這個裝置需要外部環境支援的，外部服務傳送到這個裝置上的請求，會被裝置負載之後轉發到叢集中。

ExternalName型別的Service

ExternalName型別的Service用於引入叢集外部的服務，它通過externalName屬性指定外部一個服務的地址，然後在叢集內部訪問此service就可以訪問到外部的服務了。

建立service-externalname.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-externalname
  namespace: dev
spec:
  type: ExternalName # service型別
  externalName: www.baidu.com  #改成ip地址也可以

# 建立service
kubectl create -f service-externalname.yaml

# 域名解析
dig @10.96.0.10 service-externalname.dev.svc.cluster.local