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service mesh框架对比_k8s外部访问内部service

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service mesh框架对比_k8s外部访问内部serviceservice用于4层路由负载 ingress用于7层路由负载1 Service介绍在kubernetes中，Pod是应用程序的载体，我们可以通过Pod的IP来访问应用程序，但是Pod的IP地址不是固定的，这就意味着不方便直接采用Pod的IP对服务进行访问。为了解决这个问题，kubernetes提供了Service资源，Service会对提供同一个服务的多个Pod进行聚合，并且提供一个统一的入口地址，通过访问Service的入口地址就能访问到后面的Pod服务。Service在很多情况下只是一个概念

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k8s

service用于4层路由负载 ingress用于7层路由负载

Service介绍

在kubernetes中，Pod是应用程序的载体，我们可以通过Pod的IP来访问应用程序，但是Pod的IP地址不是固定的，这就意味着不方便直接采用Pod的IP对服务进行访问。

为了解决这个问题，kubernetes提供了Service资源，Service会对提供同一个服务的多个Pod进行聚合，并且提供一个统一的入口地址，通过访问Service的入口地址就能访问到后面的Pod服务。
在这里插入图片描述

Service在很多情况下只是一个概念，真正起作用的其实是kube-proxy服务进程，每个Node节点上都运行了一个kube-proxy的服务进程。当创建Service的时候会通过API Server向etcd写入创建的Service的信息，而kube-proxy会基于监听的机制发现这种Service的变化，然后它会将最新的Service信息转换为对应的访问规则。
在这里插入图片描述
service本质 底层proxy会把service转换为访问规则 最后实际工作的是访问规则 service只是一个表象

# 10.97.97.97:80 是service提供的访问入口
# 当访问这个入口的时候，可以发现后面有三个pod的服务在等待调用，
# kube-proxy会基于rr（轮询）的策略，将请求分发到其中一个pod上去
# 这个规则会同时在集群内的所有节点上都生成，所以在任何一个节点上访问都可以。
[root@k8s-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目前支持三种工作模式：

  • userspace模式：
    userspace模式下，kube-proxy会为每一个Service创建一个监听端口，发向Cluster IP的请求被iptables规则重定向到kube-proxy监听的端口上，kube-proxy根据LB算法（负载均衡算法）选择一个提供服务的Pod并和其建立连接，以便将请求转发到Pod上。
    该模式下，kube-proxy充当了一个四层负载均衡器的角色。由于kube-proxy运行在userspace中，在进行转发处理的时候会增加内核和用户空间之间的数据拷贝，虽然比较稳定，但是效率非常低下。
    在这里插入图片描述

  • iptables模式：
    iptables模式下，kube-proxy为Service后端的每个Pod创建对应的iptables规则，直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个Pod的IP上。
    该模式下kube-proxy不承担四层负载均衡器的角色，只负责创建iptables规则。该模式的优点在于较userspace模式效率更高，但是不能提供灵活的LB策略，当后端Pod不可用的时候无法进行重试。
    在这里插入图片描述

  • ipvs模式：
    ipvs模式和iptables类似，kube-proxy监控Pod的变化并创建相应的ipvs规则。ipvs相对iptables转发效率更高，除此之外，ipvs支持更多的LB算法。

在这里插入图片描述

开启ipvs（必须安装ipvs内核模块，否则会降级为iptables）：

kubectl edit cm kube-proxy -n kube-system
kubectl delete pod -l k8s-app=kube-proxy -n kube-system

更改配置
在这里插入图片描述

# 测试ipvs模块是否开启成功
ipvsadm -Ln

在这里插入图片描述

小结
创建service本质上是生成一批转发规则

Service类型
• Service的资源清单：

apiVersion: v1 # 版本
kind: Service # 类型
metadata: # 元数据
  name: # 资源名称
  namespace: # 命名空间
spec:
  selector: # 标签选择器，用于确定当前Service代理那些Pod 本质是通过访问规则
    app: nginx
  type: NodePort # Service的类型，指定Service的访问方式
  clusterIP: # 虚拟服务的IP地址 service ip
  sessionAffinity: # session亲和性，支持ClientIP、None两个选项，默认值为None 来自同一个ip的会被打到同一个Pod上
  ports: # 端口信息
    - port: 8080 # Service端口
      protocol: TCP # 协议
      targetPort : # Pod端口
      nodePort:  # 主机端口

spec.type的说明：

  • ClusterIP：默认值，它是kubernetes系统自动分配的虚拟IP，只能在集群内部访问。
  • NodePort：将Service通过指定的Node上的端口暴露给外部，通过此方法，就可以在集群外部访问服务。
  • LoadBalancer：使用外接负载均衡器完成到服务的负载分发，注意此模式需要外部云环境的支持。
  • ExternalName：把集群外部的服务引入集群内部，直接使用。

实验环境准备
在使用Service之前，首先利用Deployment创建出3个Pod，注意要为Pod设置app=nginx-pod的标签。
创建deployment.yaml文件，内容如下：

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

# 创建Deployment：
kubectl create -f deployment.yaml

# 查看Pod信息：
kubectl get pod -n dev -o wide --show-labels

# 为了方便后面的测试，修改三台Nginx的index.html：
kubectl exec -it  pc-deployment-7d7dd5499b-59qkm -c nginx -n dev /bin/sh
echo "10.244.1.30" > /usr/share/nginx/html/index.html

kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-fwpgx -c nginx -n dev /bin/sh
echo "10.244.1.31" > /usr/share/nginx/html/index.html

kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-nb6sv -c nginx -n dev /bin/sh
echo "10.244.2.67" > /usr/share/nginx/html/index.html

# 修改完毕之后，测试访问：
curl 10.244.1.30
curl 10.244.1.31
curl 10.244.2.67

ClusterIP类型的Service

可以在集群外部进行访问
创建service-clusterip.yaml文件，内容如下：

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，如果不写，默认会生成一个
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

• 创建Service：
kubectl create -f service-clusterip.yaml
#查看Service
• 查看Service：
kubectl get svc -n dev -o wide

# 查看Service的详细信息
• 查看Service的详细信息：
kubectl describe svc service-clusterip -n dev


# 查看ipvs的映射规则
• 查看ipvs的映射规则：
ipvsadm -Ln
# 访问10.97.97.97:80，观察效果
• 访问10.97.97.97:80，观察效果：
curl 10.97.97.97:80

我们创建的service k8s底层是会帮我们创建映射规则

Endpoint（实际中使用的不多）
在这里插入图片描述

• Endpoint是kubernetes中的一个资源对象，存储在etcd中，用来记录一个service对应的所有Pod的访问地址，它是根据service配置文件中的selector描述产生的。
• 一个service由一组Pod组成，这些Pod通过Endpoints暴露出来，Endpoints是实现实际服务的端点集合。换言之，service和Pod之间的联系是通过Endpoints实现的。
• 查看Endpoint：
kubectl get endpoints -n dev -o wide

负载分发策略
对Service的访问被分发到了后端的Pod上去，目前kubernetes提供了两种负载分发策略：

  • 如果不定义，默认使用kube-proxy的策略，比如随机、轮询等。
  • 基于客户端地址的会话保持模式，即来自同一个客户端发起的所有请求都会转发到固定的一个Pod上，这对于传统基于Session的认证项目来说很友好，此模式可以在spec中添加sessionAffinity: ClusterIP选项。
• 查看ipvs的映射规则，rr表示轮询：
ipvsadm -Ln
• 循环测试访问：
while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;

修改分发策略：

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，如果不写，默认会生成一个
  type: ClusterIP
  sessionAffinity: ClientIP # 修改分发策略为基于客户端地址的会话保持模式
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

# 创建
kubectl apply -f service-clusterip.yaml
• 循环测试访问：
while true;do curl 10.97.97.97:80; sleep 5; done;
3.2.8 删除Service
• 删除Service：
kubectl delete -f service-clusterip.yaml

HeadLiness类型的Service

概述
在某些场景中，开发人员可能不想使用Service提供的负载均衡功能，而希望自己来控制负载均衡策略，针对这种情况，kubernetes提供了HeadLinesss Service，这类Service不会分配Cluster IP，如果想要访问Service，只能通过Service的域名进行查询。
创建Service

创建service-headliness.yaml文件，内容如下：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-headliness
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  clusterIP: None # 将clusterIP设置为None，即可创建headliness Service
  type: ClusterIP
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口

# 创建Service：
kubectl create -f service-headliness.yaml

# 查看Service
# 查看Service：
kubectl get svc service-headliness -n dev -o wide

# 查看Service详情
# 查看Service详情：
kubectl describe svc service-headliness -n dev

# 查看域名解析情况
# 查看Pod：
kubectl get pod -n dev

# 进入Pod中，执行cat /etc/resolv.conf命令：
kubectl exec -it pc-deployment-7d7dd5499b-59qkm -n dev /bin/sh

cat /etc/resolv.conf

# 通过Service的域名进行查询
# 通过Service的域名进行查询：
dig @10.96.0.10 service-headliness.dev.svc.cluster.local

NodePort类型的Service

在这里插入图片描述

可以在集群外部使用
概述
在之前的案例中，创建的Service的IP地址只能在集群内部才可以访问，如果希望Service暴露给集群外部使用，那么就需要使用到另外一种类型的Service，称为NodePort类型的Service。NodePort的工作原理就是将Service的端口映射到Node的一个端口上，然后就可以通过NodeIP:NodePort来访问Service了。

创建Service
创建service-nodeport.yaml文件，内容如下：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-nodeport
  namespace: dev
spec:
  selector:
    app: nginx-pod
  type: NodePort # Service类型为NodePort
  ports:
    - port: 80 # Service的端口
      targetPort: 80 # Pod的端口
      nodePort: 30002 # 指定绑定的node的端口（默认取值范围是30000~32767），如果不指定，会默认分配

# 创建Service：
kubectl create -f service-nodeport.yaml
# 查看Service
# 查看Service：
kubectl get svc service-nodeport -n dev -o wide
# 访问
# 通过浏览器访问：http://192.168.18.100:30002/即可访问对应的Pod。

LoadBalancer类型的Service

LoadBalancer和NodePort很相似，目的都是向外部暴露一个端口，区别在于LoadBalancer会在集群的外部再来做一个负载均衡设备，而这个设备需要外部环境的支持，外部服务发送到这个设备上的请求，会被设备负载之后转发到集群中。
在这里插入图片描述

ExternalName类型的Service

概述
ExternalName类型的Service用于引入集群外部的服务，它通过externalName属性指定一个服务的地址，然后在集群内部访问此Service就可以访问到外部的服务了。
在这里插入图片描述

创建Service
创建service-externalname.yaml文件，内容如下：

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

# 创建Service：
kubectl create -f service-externalname.yaml

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

网络通讯方式

k8s中Pod相互之间如何通信?以及Pod与外部如何通信?
Flannel
在这里插入图片描述
通过Flannel可以实现不通主机内
在这里插入图片描述
同一个主机内的Pod可以直接ping通(同一个网段)通过Docker0(lo)
不同主机内的Pod需要通过Flannel才能ping通(overlay netowork)

所以同一个集群内的Pod之间是可以ping通的

ETCD之Flannel提供说明
存储管理Flannel可分配的IP地址段资源 (ETCD中记录着那个节点是那个网段 避免集群中ip冲突)
监控ETCD中每个Pod的实际地址 并在内存中简历维护Pod节点路由表 (如找到别放Pod对应的主机ip 这些信息都存储在ETCD中)

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