Leif160519的blog
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kubernetes网络简介（上）
一、Service
1.1 Service存在的意义：
- 防止Pod失联（服务发现）
- 定义一组Pod的访问策略（负载均衡）
1.2 Pod与Service的关系
- 通过label-selector相关联
- 通过Servic实现Pod的负载均衡（ TCP/UDP 4层）
创建service的时候必须打标签，并且与创建的deployment或者pod的标签一致
通过kubectl create deployment web --image=nginx --dry-run=client -o yaml > web-dp.yaml命令导出deployment文件：
yaml示例：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
labels:
app: web # deployment的标签
name: web
spec:
replicas: 3
selector: # 标签选择器
matchLabels:
app: web
template:
metadata:
labels:
app: web # Pod的标签
project: blog
spec:
containers:
- image: nginx
name: nginx
resources: {}
注意：
- 标签选择器里的标签是筛选Pod用的
- Pod的标签支持多个
应用：
kubectl apply -f web-dp.yaml
查看标签：
[root@k8s-master k8s]# kubectl get pod --show-labels
NAME READY STATUS RESTARTS AGE LABELS
web-5b9bff6674-8wjlq 1/1 Running 0 12s app=web,pod-template-hash=5b9bff6674,project=blog
web-5b9bff6674-99ltd 1/1 Running 0 33s app=web,pod-template-hash=5b9bff6674,project=blog
web-5b9bff6674-skgsj 1/1 Running 0 15s app=web,pod-template-hash=5b9bff6674,project=blog
暴露服务：
kubectl expose deployment web --port=80 --target-port=80 --name=web --dry-run=client -o yaml > web-svc.yaml
参数解释：
--port：k8s集群内部访问端口--target-port：容器中服务提供端口，即应用程序端口，如nginx提供80 ，mysql提供3306--protocol：指定协议类型，如TCP、UDP，SCTP等--name：给svc起名，一般svc的名称与deployment一致
yaml示例：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: web
name: web
spec:
ports:
- port: 80 # 内部访问端口
protocol: TCP
targetPort: 80 # 容器提供服务的端口
selector:
app: web # 标签与deployment中Pod定义的标签一致
project: blog
应用：
kubectl apply -f web-svc.yaml
查看svc标签：
[root@k8s-master k8s]# kubectl get svc --show-labels
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE LABELS
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 47m component=apiserver,provider=kubernetes
web ClusterIP 10.101.205.162 <none> 80/TCP 18m app=web
注意：从中可以发现，web这个Service的标签中并没有Project=blog这个标签，这是因为svc中app=web标签是svc本身的，它不是用于去关联Pod的，svc的详细信息可以使用
kubectl get svc -o wide:
[root@k8s-master k8s]# kubectl get svc -o wide
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTOR
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 47m <none>
web ClusterIP 10.101.205.162 <none> 80/TCP 18m app=web,project=blog
正常来讲，在任何节点机器上curl 10.101.205.162是可以访问到的,而且svc中的IP地址是非常稳定的，只要这个svc资源不被删除，这个IP就会一直存在。
1.3 Service三种常用类型
1.3.1 ClusterIP：集群内部使用
expose的默认类型，为一组pod分配一个稳定的虚拟IP，作为这组Pod提供统一入口，集群之外无法问问，只能在集群内部访问
(同Namespace内的Pod)
1.3.2 NodePort：对外暴露应用
在每个节点上启用一个端口来暴露服务，可以在集群外部访问。也会分配一个稳定内部集群IP地址。访问地址：<NodeIP>:<NodePort>
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: web
name: web
spec:
ports:
- port: 80
protocol: TCP
targetPort: 80
selector:
app: web
project: blog
type: NodePort
注意：
type与ports同级
[root@k8s-master k8s]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 61m
web NodePort 10.101.205.162 <none> 80:31495/TCP 11m
其中，31495为宿主机端口,每个节点都会监听这个端口，而且这个端口是kube-proxy创建的
[root@k8s-master k8s]# netstat -antp | grep 31495
tcp 0 0 0.0.0.0:31495 0.0.0.0:* LISTEN 2581/kube-proxy
当然，这个宿主机端口号也可以固定，写法如下（端口号范围：3000-32767）：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
labels:
app: web
name: web
spec:
ports:
- port: 80 # 集群内部端口
protocol: TCP # 协议
targetPort: 80 # 容器端口
nodePort: 30000 # 节点端口
selector: # 标签选择器，关联对应Pod
app: web
project: blog
type: NodePort # 指定类型
[root@k8s-master k8s]# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 74m
web NodePort 10.101.205.162 <none> 80:30000/TCP 23m
[root@k8s-master k8s]# netstat -antp | grep 3000
tcp 0 0 0.0.0.0:30000 0.0.0.0:* LISTEN 2581/kube-proxy
补充：
kube-proxy：实现Service的功能，包含服务发现和提供负载均衡的能力。
1.3.3 LoadBalancer：对外暴露应用，适用公有云
与NodePort类似，在每个节点上启用一个端口来暴露服务。除此之外，Kubernetes会请求底层云平台上的负载均衡器，将每个Node （[NodeIP]:[NodePort]）作为后端添加进去。
LB解决的问题
前面加一个负载均衡器（公网）：
- 把内网节点的端口提供的服务给暴露到公网
- 为nodeport提供高可用能力
工作流程：user -> lb -> node:port -> [service] -> pod
1.4 Service代理模式
Service代理模式分为：Iptables和IPVS
proxy模式：
iptables（默认使用）:用户态的工具主要用于netfilter规则管理
入口流量规则->轮训pod机制->实际DNAT规则(目标地址转化)->容器ipvs:
# kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system
mode: "ipvs"
# kubectl delete pod kube-proxy-btz4p -n kube-system
# yum install ipvsadm -y
# ipvsadm -L -n
查看Service网络规则
iptables-save | grep <svc-name>
1.4.1 iptables改为ipvs步骤：
二进制部署
1.将/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yaml配置文件中，注销mode参数，并在后面添加ipvs（下面的一些参数是ipvs的调度算法）
2.重启kube-proxy服务即可生效：
systemctl restart kube-proxy
3.安装ipvsadm工具去查看ipvs规则：
yum -y install ipvsadm
ipvsadm -L -n
参数解释：
-L：列出规则-n：以数字而不是以主机名的形式显示IP地址
kubeadm部署
1.由于kube-proxy保存在k8s资源中，故需要编辑configmap的配置文件
[root@k8s-master k8s]# kubectl get pod -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-proxy-grnpw 1/1 Running 11 12d
kube-proxy-mshjk 1/1 Running 11 12d
kube-proxy-nkkk4 1/1 Running 11 12d
[root@k8s-master k8s]# kubectl get configmaps -n kube-system
NAME DATA AGE
kube-proxy 2 12d
2.打开kube-peoxy的configmap：
kubectl edit configmap kube-proxy -n kube-system
3.找到mode参数，在引号中写入ipvs，保存即可
4.删除kube-proxy的pod重建,等待集群自动拉起，ipvs即可生效：
kubectl delete pod kube-proxy-grnpw -n kube-system
kubectl delete pod kube-proxy-mshjk -n kube-system
kubectl delete pod kube-proxy-nkkk4 -n kube-system
[root@k8s-master k8s]# kubectl get pod -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
kube-proxy-272qn 1/1 Running 0 42s
kube-proxy-gvq2n 1/1 Running 0 33s
kube-proxy-jbjfc 1/1 Running 0 61s
5.利用ipvsadm -L -n命令查看规则
1.4.2 Iptables VS IPVS 优缺点
Iptables：
- 灵活，功能强大
- 规则遍历匹配和更新，呈线性时延
IPVS：
- 工作在内核态，有更好的性能
- 调度算法丰富：rr，wrr，lc，wlc，ip hash...
参数解释：
rr：轮询模式wrr：加权轮询模式lc：最小连接模式wlc：加权连接模式ip hash：
1.5 Service DNS名称
[root@k8s-master k8s]# kubectl get pod -n kube-system
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
coredns-7ff77c879f-cgfjw 1/1 Running 11 12d
coredns-7ff77c879f-pn8qk 1/1 Running 12 12d
DNS服务监视Kubernetes API，为每一个Service创建DNS记录用于域名解析。
测试coredns，使用busybox:1.28.4镜像并进入pod中
[root@k8s-master k8s]# kubectl run -it --rm --image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ #
正常来讲，在这个busybox的Pod中是ping的通上面创建的svc的IP地址的，也可以访问svc的页面。
/ # ping 10.101.205.162
PING 10.101.205.162 (10.101.205.162): 56 data bytes
64 bytes from 10.101.205.162: seq=0 ttl=64 time=0.101 ms
64 bytes from 10.101.205.162: seq=1 ttl=64 time=0.099 ms
64 bytes from 10.101.205.162: seq=2 ttl=64 time=0.101 ms
64 bytes from 10.101.205.162: seq=3 ttl=64 time=0.107 ms
^C
--- 10.101.205.162 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.099/0.102/0.107 ms
/ # wget 10.101.205.162
Connecting to 10.101.205.162 (10.101.205.162:80)
index.html 100% |******************************************************************************************| 612 0:00:00 ETA
/ #
可以使用nslookup命令解析dns名称
/ # nslookup web
Server: 10.96.0.10
Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: web
Address 1: 10.101.205.162 web.default.svc.cluster.local
解析出来的IP对应svc的IP地址
注意：
nslookup默认不能跨命名空间使用，若想解析跨命名空间的dns，则需要使用全格式
ClusterIP A记录格式：<service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local
示例：my-svc.my-namespace.svc.cluster.local
Pod在发送dns请求的时候，实际上是请求的/etc/resolv.conf文件中的dns，这个dns就是部署coredns的Service,所以执行nslookup命令时是向coredns发出请求，而coredns里面有Service对应IP的记录，之后响应记录结果，并且coredns对域名也有区分，若判断为外部域名，则走上层宿主机dns进行解析，然后再响应给Pod。
总结：
pod -> coredns service(10.0.0.2) -> coredns(service/clusterip记录) ->响应A记录结果
/ # cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.96.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
options ndots:5
[root@k8s-node1 manifests]# kubectl get svc -n kube-system
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
kube-dns ClusterIP 10.96.0.10 <none> 53/UDP,53/TCP,9153/TCP 12d
总结：
-
采用NodePort对外暴露应用，前面加一个LB实现统一访问入口
-
优先使用IPVS代理模式
IPVS性能高，调度算法丰富，可以满足多业务大并发的场景下 -
集群内应用采用DNS名称访问
当切换集群或者换ServiceIP的时候对应于程序没什么影响
“The first 90% of the code accounts for the first 90% of the development time. The remaining 10% of the code accounts for the other 90% of the development time.” – Tom Cargill
标 题：kubernetes网络简介（上）作 者：Leif160519
出 处：https://github.icu/articles/2020/06/13/1592043038278.html
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