【云原生kubernetes】k8s service使用详解

一、什么是服务service？

在k8s里面，每个Pod都会被分配一个单独的IP地址,但这个IP地址会随着Pod的销毁而消失，重启pod的ip地址会发生变化，此时客户如果访问原先的ip地址则会报错 ；

Service (服务)就是用来解决这个问题的, 对外服务的统一入口，防止pod失联，定义一组pod的访问策略（服务发现、负载均衡） ；

一个Service可以看作一组提供相同服务的Pod的对外访问接口，作用于哪些Pod是通过标签选择器来定义的 ，Service是一个概念，主要作用的是节点上的kube-proxy服务进程 ；

举例来说，定义了3个商品微服务，由网关作为统一访问入口， 前端不需要关心它们调用了哪个后端副本。 然而组成这一组后端程序的 Pod 实际上可能会发生变化， 前端客户端不应该也没必要知道，而且也不需要跟踪这一组后端的状态。

简而言之，Service 定义的这种抽象能够解耦这种关联；

二、service分类

根据使用场景的不同，service可以分成下面几类

2.1 ClusterIP

默认类型，自动分配一个【仅集群内部】可以访问的虚拟IP

2.2 NodePort

对外访问应用使用，在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，就可以通过: ip+NodePort来访问该服务 ，在之前搭建k8s集群部署nginx的时候我们使用过；

2.3 LoadBalancer（付费方案）

• 使在NodePort的基础上，借助公有云创建一个外部负载均衡器，并将请求转发到NodePort ；
• 可以实现集群外部访问服务的另外一种解决方案，不过并不是所有的k8s集群都会支持，大多是在公有云托管集群中会支持该类型 ；

2.4 ExternalName （使用较少）

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。

三、service和pod的关系

service和pod之间是通过 selector.app进行关联的 ，对应到yaml中的核心配置如下：

spec: # 描述
  selector: # 标签选择器，确定当前service代理控制哪些pod
    app: test-nginx

yaml 配置模板文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: test-svc
spec:
  ports:
  - port: 80  # service服务端口
    protocol: TCP
    targetPort: 80 # pod端口，常规和容器内部端口一致
  selector:
    app: test-nginx-pod
status:
  loadBalancer: {}

四、Service 之 ClusterIP 使用

ClusterIP 属于service的一种，一般作为集群内部应用互相访问时使用，接下来通过实际演示进行详细的说明；

4.1 在当前目录下，创建一个deploy-nginx-pod.yaml，配置如下

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: congge-deploy
  namespace: dev
spec:
  replicas: 3
  selector: 
    matchLabels:
      app: congge-nginx-pod
  template:
    metadata:
      labels:
        app: congge-nginx-pod
    spec:
      containers:
      - name: congge-nginx
        image: nginx:1.23.0

使用apply命令创建pod，

kubectl apply -f deploy-nginx-pod.yaml

可以看到，成功创建了一个3副本的pod集群；

4.2 暴露服务为 clusterIP 类型

kubectl expose deploy congge-deploy --name=svc-nginx1 --type=ClusterIP --port=80 --target-port=80 -n default

执行成功之后，可以看到创建了一个clusterIP类型的service；

有了这个clusterIp服务之后，后续不管nginx服务扩缩容，还是nginx的pod的IP地址如何变化，外部只需要统一访问这个clusterIP分配的这个IP+端口即可；

4.3 查看服务

多了个类型是ClusterIP的，通过curl clusterIp+port可以访问

kubectl get deployment,pod,svc -n dev -o wide

五、Service 之 NodePort 使用

上面了解到clusterIp这种方式一般作为集群内部各应用访问时使用，但实际业务场景中，有些应用服务需要暴露出去，通过外网去访问，这时候就需要创建NodePort，这个在k8s搭建篇中最后部署nginx的时候有提到；

5.1 关于NodePort

• 常规业务的场景不全是集群内访问，也需要集群外业务访问 ；
• 那么ClusterIP就满足不了了，NodePort是其中的一种实现集群外部访问的方案 ；
• 对外访问应用使用，在ClusterIP基础上为Service在每台机器上绑定一个端口，就可以通过: ip+NodePort来访问该服务 ；

5.2 创建NodePort类型的服务

在上面我们创建了一个基于clusterIp类型的service

使用下面的命令创建一个基于 NodePort 的service

kubectl expose deploy congge-deploy --name=svc-nodeport-nginx1 --type=NodePort --port=80 --target-port=80 -n default

执行完成之后，就多了一个NodePort的service

使用浏览器访问下当前主机的公网IP就可以访问了（master或者node节点都可以访问）；

查看服务详情

通过这个命令，可以查看上述创建的NodePort详细信息；

kubectl describe svc svc-nodeport-nginx1 -n default

关于NodePort暴露对外端口说明

Kubeadm部署，暴露端口对外服务，会随机选端口，默认范围是30000~32767，也可以手动修改和指定端口范围

关于Endpoint参数说明

• 是k8s中的一个资源对象，存储在etcd中，记录service对应的所有pod的访问地址 ；
• 里面有个Endpoints列表，就是当前service可以负载到的pod服务入口 ；
• service和pod之间的通信是通过endpoint实现的 ；

可以使用下面的命令查看endpoint列表

kubectl get ep svc-nodeport-nginx1 -n default -o wide

关于Service如何分发请求到后端的多个Pod

Service所处的位置就如同图中展示的，处在客户端和pod之间，这就很像nginx或者其他具备网关的组件的能力了，事实上，也差不多就是我们理解的那样，一个Service的服务背后可能挂载着N多个Pod，那么具体来说，Service如何分发请求到后端的多个Pod的呢？

kubernetes提供了两种负载均衡策略 ：

• 默认，kube-proxy的策略，如随机、轮询 ；
• 使用会话保持模式，即同个客户端的请求固定到某个pod，在spec中添加sessionAffinity:ClientIP即可 ；

NodePort 负载均衡机制验证

查看pod信息，显示了上面创建的以congge-deploy开头的3个nginx

其实来说，这也就是对应了3个pod中的3个nginx容器，如果使用curl的方式查看其中某个nginx，可以正常输出nginx欢迎页面的内容；

接下来，我们只需要进入到nginx容器内部，修改下nginx欢迎页的html内容，就可以看出Service的负载均衡效果了；

进入docker容器进行html内容的修改

#进入容器
kubectl exec -it congge-deploy-768455649c-2kv5r -n default /bin/sh
kubectl exec -it congge-deploy-768455649c-mfkbf -n default /bin/sh
kubectl exec -it congge-deploy-768455649c-xlh7s -n default /bin/sh

#执行修改
echo "hello this is node1 " > /usr/share/nginx/html/index.html
echo "hello this is node2 " > /usr/share/nginx/html/index.html
echo "hello this is node3 " > /usr/share/nginx/html/index.html

执行过程

接下来使用当前主机节点IP+图中的端口在浏览器访问下

我们连续访问多次，看下返回的内容如何

第一次：

** 第二次：**

当然，可以通过在当前节点上通过curl cluserIP的方式，效果类似

其实也可以查看下当前创建这个SVC的时候默认的配置，使用yaml格式输出一下

kubectl get svc svc-nodeport-nginx1 -n default -o yaml

总结：通过上面的实际操作，在默认情况下，负载均衡为基于随机的这种策略；