K8S Service 實(shí)戰(zhàn)與原理初探
Service是一種暴露一組Pod網(wǎng)絡(luò)的抽象方式，K8S Service提供了針對于一組Pod的負(fù)載均衡的暴露。通過這樣的方式，可以避免不同的pod之間訪問時(shí)需要知曉對應(yīng)pod網(wǎng)絡(luò)信息的痛苦。例如：前端->后端，由于前端POD IP隨時(shí)變動(dòng)，后端亦如此，如何處理前端POD和后端POD的通信，就需要Service這一抽象，來保證簡單可靠。
Service的使用
1、典型服務(wù)配置方法
當(dāng)配置了selector之后，Service Controller會(huì)自動(dòng)查找匹配這個(gè)selector的pod，并且創(chuàng)建出一個(gè)同名的endpoint對象，負(fù)責(zé)具體service之后連接。
2、配置沒有selector的服務(wù)
沒有selector的service不會(huì)出現(xiàn)Endpoint的信息，需要手工創(chuàng)建Endpoint綁定，Endpoint可以是內(nèi)部的pod，也可以是外部的服務(wù)。
Service的類型
1.CluserIP
2.LoadBalance
- 對于 ExternalName 類型的服務(wù)，查找其 CNAME 記錄
- 對所有其他類型的服務(wù)，查找與 Service 名稱相同的任何 Endpoints 的記錄
Service的實(shí)現(xiàn)方式
1.用戶態(tài)代理訪問
即：當(dāng)對于每個(gè)Service，Kube-Proxy會(huì)在本地Node上打開一個(gè)隨機(jī)選擇的端口，連接到代理端口的請求，都會(huì)被代理轉(zhuǎn)發(fā)給Pod。那么通過Iptables規(guī)則，捕獲到達(dá)Service:Port的請求都會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)到代理端口，代理端口重新轉(zhuǎn)為對Pod的訪問
這種方式的缺點(diǎn)是存在內(nèi)核態(tài)轉(zhuǎn)為用戶態(tài)，再有用戶態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)的兩次轉(zhuǎn)換，性能較差，一般不再使用
2.Iptables模式
3.Ipvs模式
Service Iptables實(shí)現(xiàn)原理
Iptables表和鏈及處理過程
Service的Traffic流量將會(huì)通過prerouting和output重定向到kube-service鏈
- KUBE-SERVICES->KUBE-SVC-XXXXXXXXXXXXXXXX->KUBE-SEP-XXXXXXXXXXXXXXXX represents a ClusterIP service
- KUBE-NODEPORTS->KUBE-SVC-XXXXXXXXXXXXXXXX->KUBE-SEP-XXXXXXXXXXXXXXXX represents a NodePort service
幾種不同類型的Service在Kube-Proxy啟用Iptables模式下上的表現(xiàn)
- ClusterIP
- NodePort
同時(shí)，可以看到Service所申請的端口38081被Kube-proxy所代理和監(jiān)聽
-
LoadBalancer
不帶有Endpoint的Service
帶有外部endpoint的Service
直接通過iptable規(guī)則轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的外部ep地址
總結(jié)
- ClusterIP類型，KubeProxy監(jiān)聽Service和Endpoint創(chuàng)建規(guī)則，采用DNAT將目標(biāo)地址轉(zhuǎn)換為Pod的ip和端口，當(dāng)有多個(gè)ep時(shí)，按照策略進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，默認(rèn)RR模式時(shí)，iptables采用：比如有4個(gè)實(shí)例，四條規(guī)則的概率分別為0.25, 0.33, 0.5和 1，按照順序，一次匹配完成整個(gè)流量的分配。
- NodePort類型，將會(huì)在上述ClusterIP模式之后，再加上Kube-Proxy的監(jiān)聽（為了確保其他服務(wù)不會(huì)占用該端口）和KUBE-NODEPORT的iptable規(guī)則
參考文獻(xiàn)
1、iptables https://en.wikipedia.org/wiki/Iptables
2、ipvs https://en.wikipedia.org/wiki/IP_Virtual_Server
3、K8S Service https://kubernetes.io/zh/docs/concepts/services-networking/service/
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