11、Service访问Pod、Service IP原理、DNS访问Service、外部访问service

Pod可能因为各种原因发生故障而死掉，Deployment等Controller会通过动态创建和销毁Pod来保障应用整体的健壮性。 Pod是脆弱的，但应用是健壮的 。

每个Pod都有自己的IP地址，当controller用新的Pod替代发生故障的Pod时，新Pod会分配到新的IP地址，那这时客户端如何找到并访问这个服务呢？？-----Service

一、创建Service

Kubernetes Service从逻辑上代表一组pod，具体哪些Pod由label挑选。

Service有自己的IP，这个IP是不变的。客户端只需要访问Service的IP， Kubernetes则负责建立和维护Service与Pod的映射关系。无论后端Pod如何变化，对客户端不会有任何影响，因为Service没变。

# 编辑httpd_deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:                  
  name: httpd-deployment
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app:  httpd  # 通过标签选择被控制的pod
  replicas:  3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: httpd  # 给pod打上标签，Service、Deployment 将会用这个 label 来挑选 Pod
    spec:
      containers:
      - name: httpd
        image: httpd
        ports:
        - containerPort: 80  # 转发到后端pod的端口号

Pod分配了各自的IP地址，但这些IP只能被Kubernetes Cluster中的容器与节点访问。

# 编辑httpd_service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: httpd-service # 必填，service名称
spec:
  selector:
    app: httpd # 必填，在selector字段中指定了为哪一个标签的app进行负载均衡
  ports: # 将 Service 的 8080 端口映射到 Pod 的 80 端口，使用 TCP 协议
  - protocol: TCP
    port: 8080      # service监听端口
    targetPort: 80  # 转发到后端pod的端口号

httpd-service分配到一个CLUSTER-IP，可以通过该IP访问后端的httpd Pod。

除了我们创建的 httpd-svc，还有一个 Service kubernetes，Cluster 内部通过这个 Service 访问 kubernetes API Server。

kubectl describe service httpd-service 查看service与Pod的对应关系：

二、Service IP原理

Service的Cluster IP在哪里配置的？Cluster IP又是怎样与Pod IP映射的？？---iptables

Service Cluster-ip是个虚拟的IP，是由kubernetes节点上iptables规则管理的。

通过 sudo iptables-save 命令打印当前节点的 iptables 规则，因输出较多，这里只截取与 httpd-service Cluster IP 10.98.165.152 相关的信息：

$ sudo iptables-save | grep '10.98.165.152'
-A KUBE-SERVICES ! -s 10.244.0.0/16 -d 10.98.165.152/32 -p tcp -m comment --comment "default/httpd-service cluster IP" -m tcp --dport 8080 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SERVICES -d 10.98.165.152/32 -p tcp -m comment --comment "default/httpd-service cluster IP" -m tcp --dport 8080 -j KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI

这两条规则的含义：

1、若Cluster内的Pod（源地址来自10.244.0.0/16）要访问httpd-service，则允许；

2、其他源地址访问httpd-service(10.98.165.152/32)，跳转到规则KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI。

KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI规则如下：

-A KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI -m comment --comment "default/httpd-service" -m statistic --mode random --probability 0.33333333349 -j KUBE-SEP-RWFU5RJRM7QIVQGD
-A KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI -m comment --comment "default/httpd-service" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-CX4QANADYSW4JX2E
-A KUBE-SVC-EHNHZY2AA2RZYURI -m comment --comment "default/httpd-service" -j KUBE-SEP-HGKXYQ3Y7I7MLDXP

1/3的概率跳转到规则KUBE-SEP-RWFU5RJRM7QIVQGD
1/3的概率（剩下2/3的一半）跳转到规则KUBE-SEP-CX4QANADYSW4JX2E
1/3的概率跳转到规则KUBE-SEP-HGKXYQ3Y7I7MLDXP。

这三个跳转的规则如下：

-A KUBE-SEP-RWFU5RJRM7QIVQGD -s 10.244.1.13/32 -m comment --comment "default/httpd-service" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-RWFU5RJRM7QIVQGD -p tcp -m comment --comment "default/httpd-service" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.1.13:80
-A KUBE-SEP-CX4QANADYSW4JX2E -s 10.244.1.14/32 -m comment --comment "default/httpd-service" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-CX4QANADYSW4JX2E -p tcp -m comment --comment "default/httpd-service" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.1.14:80
-A KUBE-SEP-HGKXYQ3Y7I7MLDXP -s 10.244.2.5/32 -m comment --comment "default/httpd-service" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-HGKXYQ3Y7I7MLDXP -p tcp -m comment --comment "default/httpd-service" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.2.5:80

即将请求分别转发到后端的三个 Pod。

通过上面的分析，我们得到如下结论：

iptables 将访问 Service 的流量转发到后端 Pod，而且使用类似轮询的负载均衡策略。

Cluster的每个节点都配置了相同的iptables规则，这样就确保了Cluster都能通过Service的Cluster IP访问Service。

三、DNS访问Service

除了通过Cluster IP访问Service，kubernetes还提供更为方便的DNS访问。

kubeadm 部署时会默认安装 coredns 组件(只在master节点）， kubectl get deployment --namespace=kube-system

coredns是个DNS服务器，每当有新的Service被创建，coredns会添加该Service的DNS记录。

Cluster中的Pod可通过<Service_NAME>.<NAMESPACE_NAME>:<PORT>访问Service 。

可以用httpd-service.default:port访问httpd-service： wget https-service.default:8080

用 nslookup 查看 httpd-service 的 DNS 的信息：

DNS服务器是httpd-service.default.svc.cluster.local，这实际上就是coredns组件，本身部署在kube-system namespace中的一个service。

httpd-service.default.svc.cluster.local是http-service的完整域名。

四、在指定命名空间部署Service

在 kube-public 中部署 Service httpd2-svc，配置如下：

# 编辑httpd2.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
    name: httpd2-deployment
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    selector: # 通过标签选择被控制的pod
        matchLabels:
            app: httpd2
    replicas: 2
    template:
        metadata:
            labels:
                app: httpd2 # 给pod打上标签，Service、Deployment 将会用这个 label 来挑选 Pod
        spec:
            containers:
            - name: httpd2
              image: httpd
              ports:
              - containerPort: 80 # 转发到后端pod的端口号

--- # 多个资源可以在一个 YAML 文件中定义，用 --- 分割
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: httpd2-service
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    selector:
        app: httpd2
    ports: # 将 Service 的 8080 端口映射到 Pod 的 80 端口，使用 TCP 协议
    - protocol: TCP
      port: 8080      # service监听端口
      targetPort: 80  # 转发到后端pod的端口号

因为属于不同的 namespace，必须使用httpd2-service.kube-public:8080才能访问。

五、外部访问Service

Kubernetes集群内部可以通过Cluster IP和DNS访问Service ，那集群外部如何访问Service？？

Kubernetes 提供了多种类型的 Service，默认是 ClusterIP。

ClusterIP：

   Service通过Cluster内部的IP对外提供服务，只有Cluster内部的节点跟Pod可以访问。

NodePort:

   Service通过Cluster节点的静态端口对外提供服务。Cluster外部可以通过<NodeIP>:<NodePort>访问Service。

LoadBalancer：

   Service利用cloud provider特有的load balancer对外提供服务，cloud provider 负责将 load balancer 的流量导向 Service。

   目前支持的 cloud provider 有 GCP、AWS、Azur 等。

5.1、使用NodePort让外部访问Service

# 编辑httpd3.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
    name: httpd3-deployment
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    selector: # 通过标签选择被控制的pod
        matchLabels:
            app: httpd3
    replicas: 1
    template:
        metadata:
            labels:
                app: httpd3 # 给pod打上标签，Service、Deployment 将会用这个 label 来挑选 Pod
        spec:
            containers:
            - name: httpd3
              image: httpd
              ports:
              - containerPort: 80 # 转发到后端pod的端口号

--- # 多个资源可以在一个 YAML 文件中定义，用 --- 分割
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: httpd3-service
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    type: NodePort # 添加NodePort类型的Service
    selector:
        app: httpd3
    ports: # 将 Service 的 8080 端口映射到 Pod 的 80 端口，使用 TCP 协议
    - protocol: TCP
      port: 8080      # service监听端口
      targetPort: 80  # 转发到后端pod的端口号

httpd3-service的TYPE为 NodePort，表示可通过 Cluster 每个节点自身的 IP 访问 Service。

PORT(S)为 8080:30150/TCP，8080是ClusterIp监听的端口，30150是节点上监听的端口， Kubernetes会 从 30000-32767 中分配一个可用的端口，每个节点都会监听此端口并将请求转发给 Service。

测试 NodePort 是否正常工作：通过三个节点 IP + 端口都能够访问 httpd3-service

5.2、Kubernetes 是如何将 <NodeIP>:<NodePort> 映射到 Pod 的呢？

跟Cluster IP一样，也是 借助iptables。

$ sudo iptables-save | grep 'httpd3-service'
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "kube-public/httpd3-service" -m tcp --dport 30150 -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "kube-public/httpd3-service" -m tcp --dport 30150 -j KUBE-SVC-X5MD3Z6GVRFIQV4Q

规则的含义：访问当前节点30150端口的请求会被应用规则KUBE-SVC-X5MD3Z6GVRFIQV4Q

KUBE-SVC-X5MD3Z6GVRFIQV4Q规则如下：

-A KUBE-SVC-X5MD3Z6GVRFIQV4Q -m comment --comment "kube-public/httpd3-service" -j KUBE-SEP-CA4JWI7MMTWMJLYK

KUBE-SEP-CA4JWI7MMTWMJLYK规则如下：

-A KUBE-SEP-CA4JWI7MMTWMJLYK -s 10.244.1.27/32 -m comment --comment "kube-public/httpd3-service" -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-SEP-CA4JWI7MMTWMJLYK -p tcp -m comment --comment "kube-public/httpd3-service" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.1.27:80

NodePort默认的是从 30000-32767 中随机分配一个可用的端口，但我们可以用nodePort指定某个特定的端口：

# 编辑httpd3.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
    name: httpd3-deployment
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    selector: # 通过标签选择被控制的pod
        matchLabels:
            app: httpd3
    replicas: 1
    template:
        metadata:
            labels:
                app: httpd3 # 给pod打上标签，Service、Deployment 将会用这个 label 来挑选 Pod
        spec:
            containers:
            - name: httpd3
              image: httpd
              ports:
              - containerPort: 80 # 转发到后端pod的端口号

--- # 多个资源可以在一个 YAML 文件中定义，用 --- 分割
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: httpd3-service
    namespace: kube-public # 指定命名空间
spec:
    type: NodePort # 添加NodePort类型的Service
    selector:
        app: httpd3
    ports: # 将 Service 的 8080 端口映射到 Pod 的 80 端口，使用 TCP 协议
    - protocol: TCP
      port: 8080      # Service（Cluster IP）上监听端口
      targetPort: 80  # 转发到后端pod的监听端口号、
      nodePort: 30150 # 节点上监听的端口

最终，Node 和 ClusterIP 在各自端口上接收到的请求都会通过 iptables 转发到 Pod 的 targetPort。