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<g id="g3861-6-28" transform="matrix(0.89067003,0,0,1,-31.091836,587.67904)">
<text transform="matrix(1 0 0 1 106.0396 -386.1732)" class="st7 st8">clusterIP</text>
<text transform="matrix(1 0 0 1 106.0396 -346.1732)" class="st7 st8">(iptables) </text>
</g>
<rect id="rect3889" x="7.1" y="8.4" class="st16" width="544.7" height="267.6"/>
<text transform="matrix(1 0 0 1 11.9691 45.2705)" class="st17 st18">Node</text>
</g>
</svg>
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learning/k8s-intermediate/service/service-details.md
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@@ -90,22 +90,223 @@ subsets:
ExternalName Service 是一类特殊的没有 label selector 的 Service，该类 Service 使用 DNS 名字。参考 [ExternalName](#externalname)
## 虚拟 IP 和服务代理
An ExternalName Service is a special case of Service that does not have selectors and uses DNS names instead. For more information, see the ExternalName section later in this document
Kubernetes 集群中的每个节点都运行了一个 `kube-proxy`，负责为 Service（ExternalName 类型的除外）提供虚拟 IP 访问。
## 虚拟 IP 和 Service proxy
### 为何不使用 round-robin DNS
正在撰写，最后更新时间：2019年9月17日 22:55
许多用户都对 Kubernetes 为何使用服务代理将接收到的请求转发给后端服务，而不是使用其他途径，例如：是否可以为 Service 配置一个 DNS 记录，将其解析到多个 A value（如果是 IPv6 则是 AAAA value），并依赖 round-robin（循环）解析？
Kubernetes 使用在 Service 中使用 proxy 的原因大致有如下几个：
* 一直以来，DNS 软件都不确保严格检查 TTL（Time to live），并且在缓存的 dns 解析结果应该过期以后，仍然继续使用缓存中的记录
* 某些应用程序只做一次 DNS 解析，并一直使用缓存下来的解析结果
* 即使应用程序对 DNS 解析做了合适的处理，为 DNS 记录设置过短（或者 0）的 TTL 值，将给 DNS 服务器带来过大的负载
### 版本兼容性
Kubernetes 支持三种 proxy mode（代理模式），他们的版本兼容性如下：
| 代理模式 | Kubernetes 版本 | 是否默认 |
| --------------------- | --------------- | -------- |
| User space proxy mode | v1.0 + | |
| Iptables proxy mode | v1.1 + | 默认 |
| Ipvs proxy mode | v1.8 + | |
### User space 代理模式
**在 user space proxy mode 下：**
* kube-proxy 监听 kubernetes master 以获得添加和移除 Service / Endpoint 的事件
* kube-proxy 在其所在的节点（每个节点都有 kube-proxy）上为每一个 Service 打开一个随机端口
* kube-proxy 安装 iptables 规则，将发送到该 Service 的 ClusterIP（虚拟 IP）/ Port 的请求重定向到该随机端口
* 任何发送到该随机端口的请求将被代理转发到该 Service 的后端 Pod 上（kube-proxy 从 Endpoint 信息中获得可用 Pod）
* kube-proxy 在决定将请求转发到后端哪一个 Pod 时，默认使用 round-robin（轮询）算法，并会考虑到 Service 中的 `SessionAffinity` 的设定
如下图所示：
<p>
<img src="./service-details.assets/services-userspace-overview.svg" style="max-width: 420px;"/>
</p>
### Iptables 代理模式 <Badge text="默认模式" type="success"/>
**在 iptables proxy mode 下：**
* kube-proxy 监听 kubernetes master 以获得添加和移除 Service / Endpoint 的事件
* kube-proxy 在其所在的节点（每个节点都有 kube-proxy）上为每一个 Service 安装 iptable 规则
* iptables 将发送到 Service 的 ClusterIP / Port 的请求重定向到 Service 的后端 Pod 上
* 对于 Service 中的每一个 Endpoint，kube-proxy 安装一个 iptable 规则
* 默认情况下，kube-proxy 随机选择一个 Service 的后端 Pod
如下图所示：
<p>
<img src="./service-details.assets/services-iptables-overview.svg" style="max-width: 420px;"/>
</p>
**iptables proxy mode 的优点：**
* 更低的系统开销：在 linux netfilter 处理请求，无需在 userspace 和 kernel space 之间切换
* 更稳定
**与 user space mode 的差异：**
* 使用 iptables mode 时，如果第一个 Pod 没有响应，则创建连接失败
* 使用 user space mode 时，如果第一个 Pod 没有响应，kube-proxy 会自动尝试连接另外一个后端 Pod
您可以配置 Pod 就绪检查（readiness probe）确保后端 Pod 正常工作，此时，在 iptables 模式下 kube-proxy 将只使用健康的后端 Pod，从而避免了 kube-proxy 将请求转发到已经存在问题的 Pod 上。
### IPVS 代理模式
**在 IPVS proxy mode 下：**
* kube-proxy 监听 kubernetes master 以获得添加和移除 Service / Endpoint 的事件
* kube-proxy 根据监听到的事件，调用 netlink 接口，创建 IPVS 规则；并且将 Service/Endpoint 的变化同步到 IPVS 规则中
* 当访问一个 Service 时，IPVS 将请求重定向到后端 Pod
<p>
<img src="./service-details.assets/services-ipvs-overview.svg" style="max-width: 420px;"/>
</p>
**IPVS 模式的优点**
IPVS proxy mode 基于 netfilter 的 hook 功能，与 iptables 代理模式相似，但是 IPVS 代理模式使用 hash table 作为底层的数据结构，并在 kernel space 运作。这就意味着
* IPVS 代理模式可以比 iptables 代理模式有更低的网络延迟，在同步代理规则时，也有更高的效率
* 与 user space 代理模式 / iptables 代理模式相比，IPVS 模式可以支持更大的网络流量
**IPVS 提供更多的负载均衡选项：**
* rr: round-robin
* lc: least connection (最小打开的连接数)
* dh: destination hashing
* sh: source hashing
* sed: shortest expected delay
* nq: never queue
::: tip
* 如果要使用 IPVS 模式，您必须在启动 kube-proxy 前为节点的 linux 启用 IPVS
* kube-proxy 以 IPVS 模式启动时，如果发现节点的 linux 未启用 IPVS，则退回到 iptables 模式
:::
### 代理模式总结
在所有的代理模式中，发送到 Service 的 IP:Port 的请求将被转发到一个合适的后端 Pod，而无需调用者知道任何关于 Kubernetes/Service/Pods 的细节。
Service 中额外字段的作用：
* `service.spec.sessionAffinity`
* 默认值为 "None"
* 如果设定为 "ClientIP"，则同一个客户端的连接将始终被转发到同一个 Pod
* `service.spec.sessionAffinityConfig.clientIP.timeoutSeconds`
* 默认值为 10800 （3 小时）
* 设定会话保持的持续时间
## 多端口的Service
Kubernetes 中，您可以在一个 Service 对象中定义多个端口，此时，您必须为每个端口定义一个名字。如下所示：
``` yaml
apiVersion: v1
kind: Service
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
```
::: tip
端口的名字必须符合 Kubernetes 的命名规则，且，端口的名字只能包含小写字母、数字、`-`，并且必须以数字或字母作为开头及结尾。
例如：
合法的 Port 名称：`123-abc`、`web`
非法的 Port 名称：`123_abc`、`-web`
:::
## 使用自定义的 IP 地址 <Badge text="Kuboard 正在计划中" type="warn"/>
创建 Service 时，如果指定 `.spec.clusterIP` 字段，可以使用自定义的 Cluster IP 地址。该 IP 地址必须是 APIServer 中配置字段 `service-cluster-ip-range` CIDR 范围内的合法 IPv4 或 IPv6 地址，否则不能创建成功。
可能用到自定义 IP 地址的场景：
* 想要重用某个已经存在的 DNS 条目
* 遗留系统是通过 IP 地址寻址，且很难改造
## 服务发现
Kubernetes 支持两种主要的服务发现模式：
* 环境变量
* DNS
### 环境变量
kubelet 查找有效的 Service，并针对每一个 Service，向其所在节点上的 Pod 注入一组环境变量。支持的环境变量有：
* [Docker links 兼容](https://docs.docker.com/network/links/) 的环境变量
* {SVCNAME}_SERVICE_HOST 和 {SVCNAME}_SERVICE_PORT
* Service name 被转换为大写
* 小数点 `.` 被转换为下划线 `_`
例如，Service `redis-master` 暴露 TCP 端口 6379，其 Cluster IP 为 10.0.0.11，对应的环境变量如下所示：
``` s
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
```
::: tip
如果要在 Pod 中使用基于环境变量的服务发现方式，必须先创建 Service，再创建调用 Service 的 Pod。否则，Pod 中不会有该 Service 对应的环境变量。
如果使用基于 DNS 的服务发现，您无需担心这个创建顺序的问题
:::
### DNS
如果按照 www.kuboard.cn 上的文档安装 Kubernetes，默认已经安装了 DNS 服务，[Core DNS](https://coredns.io/)。
CoreDNS 监听 Kubernetes API 上创建和删除 Service 的事件，并为每一个 Service 创建一条 DNS 记录。集群中所有的 Pod 都可以使用 DNS Name 解析到 Service 的 IP 地址。
例如，名称空间 `my-ns` 中的 Service `my-service`，将对应一条 DNS 记录 `my-service.my-ns`。 名称空间 `my-ns` 中的Pod可以直接 `nslookup my-service` （`my-service.my-ns` 也可以）。其他名称空间的 Pod 必须使用 `my-service.my-ns`。`my-service` 和 `my-service.my-ns` 都将被解析到 Service 的 Cluster IP。
Kubernetes 同样支持 DNS SRV（Service）记录，用于查找一个命名的端口。假设 `my-service.my-ns` Service 有一个 TCP 端口名为 `http`，则，您可以 `nslookup _http._tcp.my-service.my-ns` 以发现该Service 的 IP 地址及端口 `http`
对于 `ExternalName` 类型的 Service，只能通过 DNS 的方式进行服务发现。参考 [Service/Pod 的 DNS](./dns.html)
## Headless Services
“Headless” Service 不提供负载均衡的特性，也没有自己的 IP 地址。创建 “headless” Service 时，只需要指定 `.spec.clusterIP` 为 "None"。
“Headless” Service 可以用于对接其他形式的服务发现机制，而无需与 Kubernetes 的实现绑定。
对于 “Headless” Service 而言：
* 没有 Cluster IP
* kube-proxy 不处理这类 Service
* Kubernetes不提供负载均衡或代理支持
DNS 的配置方式取决于该 Service 是否配置了 selector：
* 配置了 Selector
Endpoints Controller 创建 `Endpoints` 记录，并修改 DNS 配置，使其直接返回指向 selector 选取的 Pod 的 IP 地址
* 没有配置 Selector
Endpoints Controller 不创建 `Endpoints` 记录。DNS服务返回如下结果中的一种：
* 对 ExternalName 类型的 Service，返回 CNAME 记录
* 对于其他类型的 Service，返回与 Service 同名的 `Endpoints` 的 A 记录
## 支持的传输协议
## Service 类型
### ClusterIP
### NodePort
### LoadBalancer
### ExternalName
未完，待续，【2019年9月18日 22:33】

40
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@@ -0,0 +1,40 @@
---
layout: LearningLayout
description: Kubernetes 中发布 Service 的方式，ServiceType
---
# Service 类型
Kubernetes 中可以通过不同方式发布 Service，通过 `ServiceType` 字段指定，该字段的默认值是 `ClusterIP`，可选值有：
* **ClusterIP**: <Badge text="Kuboard 已支持" type="success"/> 默认值。通过集群内部的一个 IP 地址暴露 Service，只在集群内部可以访问
* **NodePort**: <Badge text="Kuboard 已支持" type="success"/> 通过每一个节点上的的静态端口（NodePort）暴露 Service，同时自动创建 ClusterIP 类型的访问方式
* 在集群内部通过 $(ClusterIP): $(Port) 访问
* 在集群外部通过 $(NodeIP): $(NodePort) 访问
* **LoadBalancer**: <Badge text="Kuboard 不支持" type="error"/> 通过云服务供应商（AWS、Azure、GCE 等）的负载均衡器在集群外部暴露 Service，同时自动创建 NodePort 和 ClusterIP 类型的访问方式
* 在集群内部通过 $(ClusterIP): $(Port) 访问
* 在集群外部通过 $(NodeIP): $(NodePort) 访问
* 在集群外部通过 $(LoadBalancerIP): $(Port) 访问
::: tip 替代方案
* LoadBalancer 类型的 Service，可以自动调用云服务商在 IaaS 层面的接口，并自动创建 LoadBalancer，将其指向该 Service。
* 由于 Kuboard 不限定云服商，因此不能实现此类型的 Service，建议用户先创建 NodePort 类型的 Service，再手工创建 LoadBalancer，将其配置到各节点上对应的 Service 的 NodePort。此操作最终效果与 LoadBalancer 类型 Service 的效果相同
:::
* **ExternalName**: <Badge text="Kuboard 暂不支持" type="warn"/> 将 Service 映射到 `externalName` 指定的地址（例如：foo.bar.example.com），返回值是一个 CNAME 记录。不使用任何代理机制。
::: tip
如使用 ExternalName 类型的 Service，CoreDNS 版本不能低于 1.7
:::
## ClusterIP
未完，待续，【2019年9月18日 22:56】
## NodePort
## LoadBalancer
## ExternalName

2
learning/k8s-intermediate/service/service.md
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@@ -16,7 +16,7 @@ Kubernetes 中 Pod 是随时可以消亡的（节点故障、容器内应用程
Service 存在的意义，就是为了解决这个问题。
## Service
## Kubernetes Service
Kubernetes 中 Service 是一个 API 对象，通过 kubectl + YAML 或者 Kuboard，定义一个 Service，可以将符合 Service 指定条件的 Pod 作为可通过网络访问的服务提供给服务调用者。