# Service Kubernetes [`Pod`](https://kubernetes.io/docs/user-guide/pods) 是有生命周期的,它们可以被创建,也可以被销毁,然而一旦被销毁生命就永远结束。 通过 [`ReplicationController`](https://kubernetes.io/docs/user-guide/replication-controller) 能够动态地创建和销毁 `Pod`。 每个 `Pod` 都会获取它自己的 IP 地址,即使这些 IP 地址不总是稳定可依赖的。 这会导致一个问题:在 Kubernetes 集群中,如果一组 `Pod`(称为 backend)为其它 `Pod` (称为 frontend)提供服务,那么那些 frontend 该如何发现,并连接到这组 `Pod` 中的哪些 backend 呢? 关于 `Service` 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`](https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/working-with-objects/labels/#label-selectors)(查看下面了解,为什么可能需要没有 selector 的 `Service`)实现的。 举个例子,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 客户端不应该也没必要知道,而且也不需要跟踪这一组 backend 的状态。 `Service` 定义的抽象能够解耦这种关联。 对 Kubernetes 集群中的应用,Kubernetes 提供了简单的 `Endpoints` API,只要 `Service` 中的一组 `Pod` 发生变更,应用程序就会被更新。 对非 Kubernetes 集群中的应用,Kubernetes 提供了基于 VIP 的网桥的方式访问 `Service`,再由 `Service` 重定向到 backend `Pod`。 ## 定义 Service 一个 `Service` 在 Kubernetes 中是一个 REST 对象,和 `Pod` 类似。 像所有的 REST 对象一样, `Service` 定义可以基于 POST 方式,请求 apiserver 创建新的实例。 例如,假定有一组 `Pod`,它们对外暴露了 9376 端口,同时还被打上 `"app=MyApp"` 标签。 ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service spec: selector: app: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 ``` 上述配置将创建一个名称为 “my-service” 的 `Service` 对象,它会将请求代理到使用 TCP 端口 9376,并且具有标签 `"app=MyApp"` 的 `Pod` 上。 这个 `Service` 将被指派一个 IP 地址(通常称为 “Cluster IP”),它会被服务的代理使用(见下面)。 该 `Service` 的 selector 将会持续评估,处理结果将被 POST 到一个名称为 “my-service” 的 `Endpoints` 对象上。 需要注意的是, `Service` 能够将一个接收端口映射到任意的 `targetPort`。 默认情况下,`targetPort` 将被设置为与 `port` 字段相同的值。 可能更有趣的是,`targetPort` 可以是一个字符串,引用了 backend `Pod` 的一个端口的名称。 但是,实际指派给该端口名称的端口号,在每个 backend `Pod` 中可能并不相同。 对于部署和设计 `Service` ,这种方式会提供更大的灵活性。 例如,可以在 backend 软件下一个版本中,修改 Pod 暴露的端口,并不会中断客户端的调用。 Kubernetes `Service` 能够支持 `TCP` 和 `UDP` 协议,默认 `TCP` 协议。 ### 没有 selector 的 Service Service 抽象了该如何访问 Kubernetes `Pod`,但也能够抽象其它类型的 backend,例如: * 希望在生产环境中使用外部的数据库集群,但测试环境使用自己的数据库。 * 希望服务指向另一个 [`Namespace`](https://kubernetes.io/docs/user-guide/namespaces) 中或其它集群中的服务。 * 正在将工作负载转移到 Kubernetes 集群,和运行在 Kubernetes 集群之外的 backend。 在任何这些场景中,都能够定义没有 selector 的 `Service` : ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service spec: ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 ``` 由于这个 `Service` 没有 selector,就不会创建相关的 `Endpoints` 对象。可以手动将 `Service` 映射到指定的 `Endpoints`: ```yaml kind: Endpoints apiVersion: v1 metadata: name: my-service subsets: - addresses: - ip: 1.2.3.4 ports: - port: 9376 ``` 注意:Endpoint IP 地址不能是 loopback(127.0.0.0/8)、 link-local(169.254.0.0/16)、或者 link-local 多播(224.0.0.0/24)。 访问没有 selector 的 `Service`,与有 selector 的 `Service` 的原理相同。请求将被路由到用户定义的 Endpoint(该示例中为 `1.2.3.4:9376`)。 ExternalName `Service` 是 `Service` 的特例,它没有 selector,也没有定义任何的端口和 Endpoint。 相反地,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。 ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service namespace: prod spec: type: ExternalName externalName: my.database.example.com ``` 当查询主机 `my-service.prod.svc.CLUSTER`时,集群的 DNS 服务将返回一个值为 `my.database.example.com` 的 `CNAME` 记录。 访问这个服务的工作方式与其它的相同,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。 如果后续决定要将数据库迁移到 Kubernetes 集群中,可以启动对应的 Pod,增加合适的 Selector 或 Endpoint,修改 `Service` 的 `type`。 ## VIP 和 Service 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 Kubernetes v1.0 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 v1.0 版本,`Service` 是 “4层”(TCP/UDP over IP)概念。 在 Kubernetes v1.1 版本,新增了 `Ingress` API(beta 版),用来表示 “7层”(HTTP)服务。 ### 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。 对每个 `Service`,它会在本地 Node 上打开一个端口(随机选择)。 任何连接到“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` 所报告的一样)。 使用哪个 backend `Pod`,是基于 `Service` 的 `SessionAffinity` 来确定的。 最后,它安装 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`。 网络返回的结果是,任何到达 `Service` 的 IP:Port 的请求,都会被代理到一个合适的 backend,不需要客户端知道关于 Kubernetes、`Service`、或 `Pod` 的任何信息。 默认的策略是,通过 round-robin 算法来选择 backend `Pod`。 实现基于客户端 IP 的会话亲和性,可以通过设置 `service.spec.sessionAffinity` 的值为 `"ClientIP"` (默认值为 `"None"`)。 ![userspace代理模式下Service概览图](../images/services-userspace-overview.jpg) ### iptables 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。 对每个 `Service`,它会安装 iptables 规则,从而捕获到达该 `Service` 的 `clusterIP`(虚拟 IP)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。 对于每个 `Endpoints` 对象,它也会安装 iptables 规则,这个规则会选择一个 backend `Pod`。 默认的策略是,随机选择一个 backend。 实现基于客户端 IP 的会话亲和性,可以将 `service.spec.sessionAffinity` 的值设置为 `"ClientIP"` (默认值为 `"None"`)。 和 userspace 代理类似,网络返回的结果是,任何到达 `Service` 的 IP:Port 的请求,都会被代理到一个合适的 backend,不需要客户端知道关于 Kubernetes、`Service`、或 `Pod` 的任何信息。 这应该比 userspace 代理更快、更可靠。然而,不像 userspace 代理,如果初始选择的 `Pod` 没有响应,iptables 代理不能自动地重试另一个 `Pod`,所以它需要依赖 [readiness probes](https://kubernetes.io/docs/tasks/configure-pod-container/configure-liveness-readiness-probes/#defining-readiness-probes)。 ![iptables代理模式下Service概览图](../images/services-iptables-overview.jpg) ### 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基于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 **注意:** ipvs模式假定在运行kube-proxy之前在节点上都已经安装了IPVS内核模块。当kube-proxy以ipvs代理模式启动时,kube-proxy将验证节点上是否安装了IPVS模块,如果未安装,则kube-proxy将回退到iptables代理模式。 ![ipvs代理模式下Service概览图](../images/service-ipvs-overview.png) ## 多端口 Service 很多 `Service` 需要暴露多个端口。对于这种情况,Kubernetes 支持在 `Service` 对象中定义多个端口。 当使用多个端口时,必须给出所有的端口的名称,这样 Endpoint 就不会产生歧义,例如: ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service spec: selector: app: MyApp ports: - name: http protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 - name: https protocol: TCP port: 443 targetPort: 9377 ``` ## 选择自己的 IP 地址 在 `Service` 创建的请求中,可以通过设置 `spec.clusterIP` 字段来指定自己的集群 IP 地址。 比如,希望替换一个已经存在的 DNS 条目,或者遗留系统已经配置了一个固定的 IP 且很难重新配置。 用户选择的 IP 地址必须合法,并且这个 IP 地址在 `service-cluster-ip-range` CIDR 范围内,这对 API Server 来说是通过一个标识来指定的。 如果 IP 地址不合法,API Server 会返回 HTTP 状态码 422,表示值不合法。 ### 为何不使用 round-robin DNS? 一个不时出现的问题是,为什么我们都使用 VIP 的方式,而不使用标准的 round-robin DNS,有如下几个原因: * 长久以来,DNS 库都没能认真对待 DNS TTL、缓存域名查询结果 * 很多应用只查询一次 DNS 并缓存了结果 * 就算应用和库能够正确查询解析,每个客户端反复重解析造成的负载也是非常难以管理的 我们尽力阻止用户做那些对他们没有好处的事情,如果很多人都来问这个问题,我们可能会选择实现它。 ## 服务发现 Kubernetes 支持2种基本的服务发现模式 —— 环境变量和 DNS。 ### 环境变量 当 `Pod` 运行在 `Node` 上,kubelet 会为每个活跃的 `Service` 添加一组环境变量。 它同时支持 [Docker links 兼容](https://docs.docker.com/userguide/dockerlinks/) 变量(查看 makeLinkVariables)、简单的 `{SVCNAME}_SERVICE_HOST` 和 `{SVCNAME}_SERVICE_PORT` 变量,这里 `Service` 的名称需大写,横线被转换成下划线。 举个例子,一个名称为 `"redis-master"` 的 Service 暴露了 TCP 端口 6379,同时给它分配了 Cluster IP 地址 10.0.0.11,这个 Service 生成了如下环境变量: ```bash REDIS_MASTER_SERVICE_HOST=10.0.0.11 REDIS_MASTER_SERVICE_PORT=6379 REDIS_MASTER_PORT=tcp://10.0.0.11:6379 REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP=tcp://10.0.0.11:6379 REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PROTO=tcp REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_PORT=6379 REDIS_MASTER_PORT_6379_TCP_ADDR=10.0.0.11 ``` *这意味着需要有顺序的要求* —— `Pod` 想要访问的任何 `Service` 必须在 `Pod` 自己之前被创建,否则这些环境变量就不会被赋值。DNS 并没有这个限制。 ### DNS 一个可选(尽管强烈推荐)[集群插件](http://releases.k8s.io/master/cluster/addons/README.md) 是 DNS 服务器。 DNS 服务器监视着创建新 `Service` 的 Kubernetes API,从而为每一个 `Service` 创建一组 DNS 记录。 如果整个集群的 DNS 一直被启用,那么所有的 `Pod` 应该能够自动对 `Service` 进行名称解析。 例如,有一个名称为 `"my-service"` 的 `Service`,它在 Kubernetes 集群中名为 `"my-ns"` 的 `Namespace` 中,为 `"my-service.my-ns"` 创建了一条 DNS 记录。 在名称为 `"my-ns"` 的 `Namespace` 中的 `Pod` 应该能够简单地通过名称查询找到 `"my-service"`。 在另一个 `Namespace` 中的 `Pod` 必须限定名称为 `"my-service.my-ns"`。 这些名称查询的结果是 Cluster IP。 Kubernetes 也支持对端口名称的 DNS SRV(Service)记录。 如果名称为 `"my-service.my-ns"` 的 `Service` 有一个名为 `"http"` 的 `TCP` 端口,可以对 `"_http._tcp.my-service.my-ns"` 执行 DNS SRV 查询,得到 `"http"` 的端口号。 Kubernetes DNS 服务器是唯一的一种能够访问 `ExternalName` 类型的 Service 的方式。 更多信息可以查看 [DNS Pod 和 Service](https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/dns-pod-service/)。 ## 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。 这个选项允许开发人员自由寻找他们自己的方式,从而降低与 Kubernetes 系统的耦合性。 应用仍然可以使用一种自注册的模式和适配器,对其它需要发现机制的系统能够很容易地基于这个 API 来构建。 对这类 `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。 DNS 如何实现自动配置,依赖于 `Service` 是否定义了 selector。 ### 配置 Selector 对定义了 selector 的 Headless Service,Endpoint 控制器在 API 中创建了 `Endpoints` 记录,并且修改 DNS 配置返回 A 记录(地址),通过这个地址直接到达 `Service` 的后端 `Pod` 上。 ### 不配置 Selector 对没有定义 selector 的 Headless Service,Endpoint 控制器不会创建 `Endpoints` 记录。 然而 DNS 系统会查找和配置,无论是: * `ExternalName` 类型 Service 的 CNAME 记录 * 记录:与 Service 共享一个名称的任何 `Endpoints`,以及所有其它类型 ## 发布服务 —— 服务类型 对一些应用(如 Frontend)的某些部分,可能希望通过外部(Kubernetes 集群外部)IP 地址暴露 Service。 Kubernetes `ServiceTypes` 允许指定一个需要的类型的 Service,默认是 `ClusterIP` 类型。 `Type` 的取值以及行为如下: * `ClusterIP`:通过集群的内部 IP 暴露服务,选择该值,服务只能够在集群内部可以访问,这也是默认的 `ServiceType`。 * `NodePort`:通过每个 Node 上的 IP 和静态端口(`NodePort`)暴露服务。`NodePort` 服务会路由到 `ClusterIP` 服务,这个 `ClusterIP` 服务会自动创建。通过请求 `:`,可以从集群的外部访问一个 `NodePort` 服务。 * `LoadBalancer`:使用云提供商的负载均衡器,可以向外部暴露服务。外部的负载均衡器可以路由到 `NodePort` 服务和 `ClusterIP` 服务。 * `ExternalName`: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, `foo.bar.example.com`)。 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。 ### NodePort 类型 如果设置 `type` 的值为 `"NodePort"`,Kubernetes master 将从给定的配置范围内(默认:30000-32767)分配端口,每个 Node 将从该端口(每个 Node 上的同一端口)代理到 `Service`。该端口将通过 `Service` 的 `spec.ports[*].nodePort` 字段被指定。 如果需要指定的端口号,可以配置 `nodePort` 的值,系统将分配这个端口,否则调用 API 将会失败(比如,需要关心端口冲突的可能性)。 这可以让开发人员自由地安装他们自己的负载均衡器,并配置 Kubernetes 不能完全支持的环境参数,或者直接暴露一个或多个 Node 的 IP 地址。 需要注意的是,Service 将能够通过 `:spec.ports[*].nodePort` 和 `spec.clusterIp:spec.ports[*].port` 而对外可见。 ### LoadBalancer 类型 使用支持外部负载均衡器的云提供商的服务,设置 `type` 的值为 `"LoadBalancer"`,将为 `Service` 提供负载均衡器。 负载均衡器是异步创建的,关于被提供的负载均衡器的信息将会通过 `Service` 的 `status.loadBalancer` 字段被发布出去。 ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service spec: selector: app: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 nodePort: 30061 clusterIP: 10.0.171.239 loadBalancerIP: 78.11.24.19 type: LoadBalancer status: loadBalancer: ingress: - ip: 146.148.47.155 ``` 来自外部负载均衡器的流量将直接打到 backend `Pod` 上,不过实际它们是如何工作的,这要依赖于云提供商。 在这些情况下,将根据用户设置的 `loadBalancerIP` 来创建负载均衡器。 某些云提供商允许设置 `loadBalancerIP`。如果没有设置 `loadBalancerIP`,将会给负载均衡器指派一个临时 IP。 如果设置了 `loadBalancerIP`,但云提供商并不支持这种特性,那么设置的 `loadBalancerIP` 值将会被忽略掉。 ### AWS 内部负载均衡器 在混合云环境中,有时从虚拟私有云(VPC)环境中的服务路由流量是非常有必要的。 可以通过在 `Service` 中增加 `annotation` 来实现,如下所示: ```yaml [...] metadata: name: my-service annotations: service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-internal: 0.0.0.0/0 [...] ``` 在水平分割的 DNS 环境中,需要两个 `Service` 来将外部和内部的流量路由到 Endpoint 上。 ### AWS SSL 支持 对运行在 AWS 上部分支持 SSL 的集群,从 1.3 版本开始,可以为 `LoadBalancer` 类型的 `Service` 增加两个 annotation: ``` metadata: name: my-service annotations: service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-ssl-cert: arn:aws:acm:us-east-1:123456789012:certificate/12345678-1234-1234-1234-123456789012 ``` 第一个 annotation 指定了使用的证书。它可以是第三方发行商发行的证书,这个证书或者被上传到 IAM,或者由 AWS 的证书管理器创建。 ```yaml metadata: name: my-service annotations: service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-backend-protocol: (https|http|ssl|tcp) ``` 第二个 annotation 指定了 `Pod` 使用的协议。 对于 HTTPS 和 SSL,ELB 将期望该 `Pod` 基于加密的连接来认证自身。 HTTP 和 HTTPS 将选择7层代理:ELB 将中断与用户的连接,当转发请求时,会解析 Header 信息并添加上用户的 IP 地址(`Pod` 将只能在连接的另一端看到该 IP 地址)。 TCP 和 SSL 将选择4层代理:ELB 将转发流量,并不修改 Header 信息。 ### 外部 IP 如果外部的 IP 路由到集群中一个或多个 Node 上,Kubernetes `Service` 会被暴露给这些 `externalIPs`。 通过外部 IP(作为目的 IP 地址)进入到集群,打到 `Service` 的端口上的流量,将会被路由到 `Service` 的 Endpoint 上。 `externalIPs` 不会被 Kubernetes 管理,它属于集群管理员的职责范畴。 根据 `Service` 的规定,`externalIPs` 可以同任意的 `ServiceType` 来一起指定。 在下面的例子中,`my-service` 可以在 80.11.12.10:80(外部 IP:端口)上被客户端访问。 ```yaml kind: Service apiVersion: v1 metadata: name: my-service spec: selector: app: MyApp ports: - name: http protocol: TCP port: 80 targetPort: 9376 externalIPs: - 80.11.12.10 ``` ## 不足之处 为 VIP 使用 userspace 代理,将只适合小型到中型规模的集群,不能够扩展到上千 `Service` 的大型集群。 查看 [最初设计方案](http://issue.k8s.io/1107) 获取更多细节。 使用 userspace 代理,隐藏了访问 `Service` 的数据包的源 IP 地址。 这使得一些类型的防火墙无法起作用。 iptables 代理不会隐藏 Kubernetes 集群内部的 IP 地址,但却要求客户端请求必须通过一个负载均衡器或 Node 端口。 `Type` 字段支持嵌套功能 —— 每一层需要添加到上一层里面。 不会严格要求所有云提供商(例如,GCE 就没必要为了使一个 `LoadBalancer` 能工作而分配一个 `NodePort`,但是 AWS 需要 ),但当前 API 是强制要求的。 ## 未来工作 未来我们能预见到,代理策略可能会变得比简单的 round-robin 均衡策略有更多细微的差别,比如 master 选举或分片。 我们也能想到,某些 `Service` 将具有 “真正” 的负载均衡器,这种情况下 VIP 将简化数据包的传输。 我们打算为 L7(HTTP)`Service` 改进我们对它的支持。 我们打算为 `Service` 实现更加灵活的请求进入模式,这些 `Service` 包含当前 `ClusterIP`、`NodePort` 和 `LoadBalancer` 模式,或者更多。 ## VIP 的那些骇人听闻的细节 对很多想使用 `Service` 的人来说,前面的信息应该足够了。 然而,有很多内部原理性的内容,还是值去理解的。 ### 避免冲突 Kubernetes 最主要的哲学之一,是用户不应该暴露那些能够导致他们操作失败、但又不是他们的过错的场景。 这种场景下,让我们来看一下网络端口 —— 用户不应该必须选择一个端口号,而且该端口还有可能与其他用户的冲突。 这就是说,在彼此隔离状态下仍然会出现失败。 为了使用户能够为他们的 `Service` 选择一个端口号,我们必须确保不能有2个 `Service` 发生冲突。 我们可以通过为每个 `Service` 分配它们自己的 IP 地址来实现。 为了保证每个 `Service` 被分配到一个唯一的 IP,需要一个内部的分配器能够原子地更新 etcd 中的一个全局分配映射表,这个更新操作要先于创建每一个 `Service`。 为了使 `Service` 能够获取到 IP,这个映射表对象必须在注册中心存在,否则创建 `Service` 将会失败,指示一个 IP 不能被分配。 一个后台 Controller 的职责是创建映射表(从 Kubernetes 的旧版本迁移过来,旧版本中是通过在内存中加锁的方式实现),并检查由于管理员干预和清除任意 IP 造成的不合理分配,这些 IP 被分配了但当前没有 `Service` 使用它们。 ### IP 和 VIP 不像 `Pod` 的 IP 地址,它实际路由到一个固定的目的地,`Service` 的 IP 实际上不能通过单个主机来进行应答。 相反,我们使用 `iptables`(Linux 中的数据包处理逻辑)来定义一个虚拟IP地址(VIP),它可以根据需要透明地进行重定向。 当客户端连接到 VIP 时,它们的流量会自动地传输到一个合适的 Endpoint。 环境变量和 DNS,实际上会根据 `Service` 的 VIP 和端口来进行填充。 #### Userspace 作为一个例子,考虑前面提到的图片处理应用程序。 当创建 backend `Service` 时,Kubernetes master 会给它指派一个虚拟 IP 地址,比如 10.0.0.1。 假设 `Service` 的端口是 1234,该 `Service` 会被集群中所有的 `kube-proxy` 实例观察到。 当代理看到一个新的 `Service`, 它会打开一个新的端口,建立一个从该 VIP 重定向到新端口的 iptables,并开始接收请求连接。 当一个客户端连接到一个 VIP,iptables 规则开始起作用,它会重定向该数据包到 `Service代理` 的端口。 `Service代理` 选择一个 backend,并将客户端的流量代理到 backend 上。 这意味着 `Service` 的所有者能够选择任何他们想使用的端口,而不存在冲突的风险。 客户端可以简单地连接到一个 IP 和端口,而不需要知道实际访问了哪些 `Pod`。 #### Iptables 再次考虑前面提到的图片处理应用程序。 当创建 backend `Service` 时,Kubernetes master 会给它指派一个虚拟 IP 地址,比如 10.0.0.1。 假设 `Service` 的端口是 1234,该 `Service` 会被集群中所有的 `kube-proxy` 实例观察到。 当代理看到一个新的 `Service`, 它会安装一系列的 iptables 规则,从 VIP 重定向到 per-`Service` 规则。 该 per-`Service` 规则连接到 per-`Endpoint` 规则,该 per-`Endpoint` 规则会重定向(目标 NAT)到 backend。 当一个客户端连接到一个 VIP,iptables 规则开始起作用。一个 backend 会被选择(或者根据会话亲和性,或者随机),数据包被重定向到这个 backend。 不像 userspace 代理,数据包从来不拷贝到用户空间,kube-proxy 不是必须为该 VIP 工作而运行,并且客户端 IP 是不可更改的。 当流量打到 Node 的端口上,或通过负载均衡器,会执行相同的基本流程,但是在那些案例中客户端 IP 是可以更改的。 ## API 对象 在 Kubernetes REST API 中,Service 是 top-level 资源。 ## 更多信息 - [使用 Service 连接 Frontend 到 Backend](https://kubernetes.io/docs/tutorials/connecting-apps/connecting-frontend-backend/)