Service的概念

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，但是在使用上有以下限制：

只提供4层负载均衡能力，而没有7层功能，但有时我们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

Clusterlp：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

Virtual IPs and service proxies（虚拟IP和服务代理）

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 Kubernetesv1.0 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Kubernetesv1.1版本，新增了IngressAPI（beta版），用来表示“7层”（HTTP）服务

！为何不使用round-robin DNS？一个问题持续的被提出来，这个问题就是我们为什么不使用标准的循环DNS而使用虚拟IP，我们主要有如下几个原因 1：DNS不遵循TTL查询和缓存name查询的问题由来已久（这个还真不知道，就是DNS更新的问题估计） 2：许多的应用的DNS查询查询一次后就缓存起来 3：即使如上亮点被解决了，但是不停的进行DNS进行查询，大量的请求也是很难被管理的我们希望阻止用户使用这些可能会“伤害”他们的事情，但是如果足够多的人要求这么作，那么我们将对此提供支持，来作为一个可选项.

代理模式的分类

userspace 代理模式

iptables 代理模式

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

ClusterlP

clusterIP 主要在每个 node 节点使用 iptables，将发向 clusterlP 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 iptables 规则中
iptables 使用 NAT 等技术将 virtuallP 的流量转至 endpoint 中

创建myapp-deploy.yaml文件

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: myapp-deploy
  namespace: default
spec:
  replicas: 3
  selector: 
    matchLabels:     # 源数据信息进行匹配，匹配app、release信息
      app: myapp
      release: stabel
  template:
    metadata: 
      labels:
        app: myapp
        release: stabel
        env: test
    spec:
      containers:
      - name: myapp
        image: wangyanglinux/myapp:v2
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80

创建 Service 信息, myapp-svc.yaml文件

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myapp
  namespace: default
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

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 Cluster IP（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

[root@k8s-master mainfests]# vim myapp-svc-headless.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service 
metadata:
  name: myapp-headless
  namespace: default
spec:
  selector: 
    app: myapp
  clusterIP: "None"
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
[root@k8s-master mainfests]# dig -t A myapp-headless.default.svc.cluster.local. @10.96.0.10

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

[rootemaster manifests]#vim myapp-service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service 
metadata: 
  name: myapp 
  namespace: default
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: myapp
    release: stabel
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80

查询流程

iptables -t nat -nvL  KUBE-NODEPORTS

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 (LAAS，负载均衡服务，收费) 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

kind: Service 
apiVersion: v1
metadata:
  name: my-service-1
  namespace: default
spec:
  type: ExternalName
  externalName: hub.atguigu.com

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

k8s -- Service