k8s的service端口暴露与代理
作者：互联网
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1 Service
Kubernetes Service定义了这样一种抽象：逻辑上的一组 Pod，一种能够访问它们的策略 —— 一般被称为微服务。这一组 Pod 可以被 Service 访问到，一般是经过selector实现的。
举例：考虑一个图片处理 backend，它运行了3个副本。这些副本是可互换的 —— frontend 不需要关心它们调用了哪一个 backend 副本。 然而组成这一组 backend 程序的 Pod 实际上可能会发生变化，frontend 客户端不必知道，并且也不需要跟踪这一组 backend 的状态。Service 定义的抽象可以解耦这种关联。
Service能够提供负载均衡的能力，可是使用上存在以下限制
- 只能提供4层负载均衡能力，而没有7层功能。有时咱们可能须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
web访问的service服务示例图
2 service暴露端口的方式
2.1 clusterIP
此类型会提供一个集群内部的虚拟IP（与pod不在同一网段），以供集群内部的pod之间通信使用。clusterIP也是kubernetes service的默认类型，主要需要以下几个组件的协同工作
apiservice：在创建service时，apiserver接收到请求以后将数据存储到etcd中。kube-proxy：k8s的每个节点中都有该进程，负责实现service功能，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中
-iptables:使用NAT等技术将virtuallp的流量转至endpoint中
2.2 NodePort
NodePort模式除了使用clusterip外，也将service的port映射到每个node的一个指定内部的port上，映射的每个node的内部port都一样。为每个节点暴露一个端口，通过nodeIP+nodeport可以访问你这个服务，同时服务依然会有cluster类型的ip+port。内部通过clusterip方式访问，外部通过nodeport方式访问
2.3 loadbalancer
loadbalancer在nodeport基础上，k8s可以请求底层云平台创建一个负载均衡器，将每个node作为后端，进行服务分发，该模式需要底层云平台（例如GCE）支持
2.4 lngress
lngress是一种http方式的路由转发机制由lngress controller和http代理服务器组合而成，lngress controller实例监控kubernetes api实时更新http代理服务器的转发规则。http代理服务器有GCE load-balancer、haproxy、nginx等开源方案
service是一个抽象概念，定义了一个服务的多个pod逻辑合集和访问pod的策略，一般把service称为微服务.举个例子一个a服务运行3个pod，b服务怎么访问a服务的pod，pod的ip都不是持久化的重启之后就会有变化。这时候b服务可以访问跟a服务绑定的service，service信息是固定的提前告诉b就行了，service通过Label Selector跟a服务的pod绑定,无论a的pod如何变化对b来说都是透明的
3 kubernetes代理方式
在Kubernetes集群中，每一个 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
从Kubernetes v1.0开始，已经可使用 userspace代理模式。Kubernetes v1.1添加了 iptables 代理模式，在Kubernetes v1.2中kube-proxy的 iptables模式成为默认设置。Kubernetes v1.8添加了ipvs代理模式
3.1 userspace代理模式
这种模式kube-proxy会监视 Kubernetes master对 Service对象和 Endpoints对象的添加和移除。 对每一个 Service它会在本地 Node 上打开一个端口（随机选择）。 任何链接到代理端口的请求，都会被代理到 Service的backend Pods中的某个上面（如 Endpoints所报告的同样）。 使用哪一个 backend Pod，是 kube-proxy基于 SessionAffinity来肯定的
它配置iptables规则，捕获到达该 Service的 clusterIP（是虚拟 IP）和 Port 的请求，并重定向到代理端口，代理端口再代理请求到 backend Pod
默认状况下，userspace模式下的kube-proxy经过循环算法选择后端，默认的策略是，经过round-robin算法来选择 backend Pod
3.2 iptables 代理模式
这种模式，kube-proxy会监视Kubernetes控制节点对 Service对象和 Endpoints对象的添加和移除。 对每一个 Service它会配置iptables规则，从而捕获到达该Service的clusterIP和端口的请求进而将请求重定向到Service的一组 backend中的某个上面。对于每一个 Endpoints对象，它也会配置 iptables规则，这个规则会选择一个backend组合。
默认的策略是kube-proxy在 iptables模式下随机选择一个backend
使用iptables处理流量具备较低的系统开销，由于流量由Linux netfilter处理，而无需在用户空间和内核空间之间切换。 这种方法也可能更可靠。
若是kube-proxy在 iptables模式下运行，而且所选的第一个Pod 没有响应，则链接失败。 这与userspace模式不一样；在这种状况下kube-proxy将检测到与第一个 Pod 的链接已失败，并会自动使用其余后端 Pod 重试。
咱们可使用Pod readiness探测器 验证后端 Pod 是否能够正常工做，以便 iptables模式下的kube-proxy仅看到测试正常的后端。这样作意味着能够避免将流量经过kube-proxy发送到已知已失败的Pod
3.3 IPVS 代理模式
在 ipvs模式下kube-proxy监视Kubernetes服务Service和端点Endpoints调用 netlink接口相应地建立 IPVS规则， 并按期将 IPVS规则与Kubernetes服务Service和端点Endpoints同步。该控制循环可确保IPVS状态与所需状态匹配。访问服务Service时，IPVS 将流量定向到后端Pod之一
IPVS代理模式基于相似于iptables模式的 netfilter挂钩函数，可是使用哈希表做为基础数据结构，而且在内核空间中工做。 这意味着，与 iptables模式下的 kube-proxy相比，IPVS模式下的kube-proxy重定向通讯的延迟要短，而且在同步代理规则时具备更好的性能。与其余代理模式相比，IPVS模式还支持更高的网络流量吞吐量
IPVS提供了更多选项来平衡后端Pod的流量
- rr: round-robin(循环)
- lc: least connection (smallest number of open connections) (最小连接(打开连接的最小数量))
- dh: destination hashing (目的地址哈希调度)
- sh: source hashing (源地址哈希调度)
- sed: shortest expected delay(最短的预期延迟)
- nq: never queue(无须队列等待)
注意： 要在IPVS模式下运行kube-proxy必须在启动kube-proxy以前使IPVS Linux在节点上可用。 当kube-proxy以IPVS代理模式启动时，它将验证IPVS内核模块是否可用。 若是未检测到IPVS内核模块，则 kube-proxy将退回到以iptables代理模式运行
4 Service服务类型
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ClusterIP：默认类型，自动分配一个仅Cluster内部能够访问的虚拟IP（只能在集群内部访问） -
NodePort：经过每一个 Node 上的IP和静态端口（NodePort）(范围30000-32767)暴露服务。以ClusterIP为基础NodePort服务会路由到ClusterIP服务。经过请求<NodeIP>:<NodePort>能够从集群的外部访问一个集群内部的NodePort服务ClusterIP和路由规则会自动创建 -
LoadBalancer：使用云提供商的负载均衡器，能够向外部暴露服务。外部的负载均衡器能够路由到NodePort服务和ClusterIP服务 -
ExternalName创建一个dns别名指到service name上，主要是防止service name发生变化，要配合dns插件使用
5 实列
标签：iptables,k8s,Service,service,端口,IPVS,proxy,kube 来源： https://blog.csdn.net/weixin_46727129/article/details/122149555