六、k8s四层负载均衡Service

1.service的作用

虽然k8s内部网络中的pod使用ip地址可以直接访问、但是它们的ip地址通常只是临时的、会随着pod的重启和重新调度变化。Server用于将一组 Pod 暴露为统一的访问入口，提供 服务发现 和负载均衡 功能。它通过虚拟 IP（ClusterIP）和端口对外提供服务，屏蔽 Pod 的动态变化。 在实际的应用场景中，往往会结合Ingress以实现更复杂的代理和负载 均衡需求。

主要功能

1. 提供固定的IP和DNS名称。当你创建一个Service后，它会分配一个稳 定的虚拟IP地址，可以通过这个地址和Service名称访问服务，无需关心后台 Pod 的IP。
2. 负载均衡。Service可以让请求分布到多个Pod上，从而实现负载均衡。 例如，当有多个后台Pod时，Service可以基于预定义的负载均衡算法将请求分 发到这些Pod中。
3. 服务发现。Service通过匹配Label Selector，可以将一组后台Pod当 成一个Service进行管理，这样我们就可以方便地对这些Pod进行管理、监控及 网络访问控制等操作

2.k8s集群中的三类ip地址

1.Node Network（节点网络）

** **物理节点或者虚拟节点的网络，如ens33接口上的网络地址。

ip addr

2. Pod Network（pod网络)

创建的pod具有的ip地址

kubectl get pods -o wide

**3. ClusterNetwork（集群地址，也称为servicenetwork） **

这个地址是虚拟的地址（virtualip），没有配置在某个接口上，只是出现 在service的规则当中。

kubectl get svc kubernetes

3.service的配置

实战：创建两个普通的pod

//编写yaml文件
vi pod_test.yaml


apiVersion: apps/v1          # 使用的 API 版本
kind: Deployment             # 资源类型为 Deployment
metadata:
  name: my-nginx             # Deployment 名称
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx          # 选择器标签，用于匹配 Pod
  replicas: 2                # 副本数量
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx        # Pod 标签，需与 selector 匹配
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx       # 容器名称
        image: nginx         # 使用的镜像
        imagePullPolicy: IfNotPresent  # 镜像拉取策略
        ports:
        - containerPort: 80  # 容器暴露的端口

//更新资源清单文件
kubectl apply -f pod_test.yaml

//查看pod的ip地址
kubectl get pods -o wide

//请求pod ip地址、查看结果（注意替换地址）
curl 10.244.85.197:80
curl 10.244.58.199:80

//需要注意的是，pod虽然定义了容器端口，但是不会使用调度到该节点上的
80端口，也不会使用任何特定的NAT规则去路由流量到Pod上。这意味着可以
在同一个节点上运行多个Pod，使用相同的容器端口，并且可以从集群中任何其
他的Pod或节点上使用IP的方式访问到它们。

//删除其中一个pod、查看pod标签（注意替换地址）
kubectl delete pods my-nginx-5f7668c4b-72hj9

//查看pod、发现重新生成了一个pod、ip地址发生了变化
kubectl get pods -o wide

实战一：创建type类型为ClusterIp的Service

目标：使用Deployment控制器创建2个副本，创建service类型为ClusterIP 来代理Deployment控制器所创建的副本。

//查看pod标签
kubectl get pods --show-labels

//创建service资源清单文件
vi service_ClusterIP.yaml

apiVersion: v1               # Kubernetes API 版本
kind: Service                # 资源类型为 Service
metadata:
  name: my-nginx             # Service 名称
  labels:
    run: my-nginx            # Service 标签（用于分类）
spec:
  type: ClusterIP            # Service 类型（默认集群内访问）
  ports:
  - name: tcp-80             # 端口名称（便于识别）
    port: 80                 # Service 对外暴露的端口
    protocol: TCP            # 使用的协议（TCP/UDP/SCTP）
    targetPort: 80           # 容器内实际监听的端口
    appProtocol: http        # 应用层协议（供 LB 识别）
  selector:
    run: my-nginx            # 选择器标签（匹配后端 Pod）

//创建service资源
kubectl apply -f service_ClusterIP.yaml

1.用于创建名为my-nginx的Service，该Service用于将外部流量引入到名为my-nginx
的Deployment中。
2.在配置文件中，我们定义了Service的metadata和spec部分。metadata部分定义了
Service的名称和label“run:my-nginx”。
3.在spec部分，我们定义了Service的类型为ClusterIP，表示只能从Kubernetes集群
内部访问该Service。我们还定义了端口，将Service的80端口绑定到目标容器的80端口，
同时指定appProtocol为http。
4.最后，我们定义了selector，来指定该Service映射到哪些Pod上。在这个例子中，

//查看创建的service资源、Cluster-IP 就是我们生成的service的虚拟ip
kubectl get svc my-nginx

//测试访问、在k8s任意节点访问service的IP:端口就可以把请求代理到后端pod
得出结论：clister-ip+port  == pod-ip+port
curl 10.10.178.9:80

扩展1：访问10.10.178.9：80是如何将流量转发给后端pod的

//查看描述
kubectl describe svc my-nginx

//查看endpoints信息
 kubectl get endpoints my-nginx

 //查看ipvs80端口
ipvsadm -ln | grep 80

当我们创建一个K8s service后、service会自动创建一个虚拟IP、在serrvice的spec中、我们使用selector对象来指定哪些pod是这个service的后端、k8s就会为service自动创建一个相关的Endpoints对象、用来记录这个service管理pod的ip地址和端口号信息

当客户端发起请求时、请求先到达k8s集群节点上的kube-proxy组件、kube-porxy组件会根据service监听的端口号和协议、选择对应的后端Endpoints地址和端口、然后转发请求到这些后端pod上面、kube-proxy还会通过iptables规则或者ipvs负载均衡算法等方式来做请求的负载

当service的后端pod数量发生变化时、Endpoints对象也会自动更新

扩展2：集群的FQDN(非常重要)

//查询
kubectl exec -it my-nginx-5f7668c4b-cnf2b --bash root@my-nginx-5f7668c4b-cnf2b :/# curl my-nginx.default.svc.cluster.local

实战二：创建type类型为NodePort的Service

目标：使用Deployment控制器创建2个副本，创建service类型为NodePort 来代理Deployment控制器所创建的副本

先创建pod、再创建service文件、创建pod的过程为实战里的代码过程、在上面、这里不再给出、仅提供创建svc的部分

/查看pod标签
kubectl get pods --show-labels

//创建service资源清单文件
vi service_NodePort.yaml

apiVersion: v1               # Kubernetes API 版本
kind: Service                # 资源类型为 Service
metadata:
  name: my-nginx             # Service 名称
  labels:
    run: my-nginx            # Service 标签（用于资源分类）
spec:
  type: NodePort             # Service 类型（通过节点端口暴露服务）
  ports:
  - port: 80                 # Service 虚拟端口（集群内访问使用）
    protocol: TCP            # 网络协议类型（TCP/UDP/SCTP）
    targetPort: 80           # 容器实际监听的端口
    nodePort: 30380          # 节点暴露端口（范围30000-32767）
  selector:
    run: my-nginx            # 选择器标签（匹配具有相同标签的Pod）

//创建service资源
kubectl apply -f service_NodePort.yaml



//查看创建的service资源、Cluster-IP 就是我们生成的service的虚拟ip
kubectl get svc my-nginx

//测试访问、在集群内访问
curl 10.10.228.115

//在集群外访问
在集群外部访问node节点IP+service代理的端口，即可代理到Pod
浏览器访问192.168.128.11:30380

扩展1：访问192.168.128.11:30380是如何将流量转发给后端pod的

NodePort类型的Service除了会创建一个ClusterIP地址外，还会分配一个静态端口 号，供集群外部访问Service。集群外部的请求将会先访问Kubernetes集群节点的该端口， 然后被重定向到Service相应的Pod上。 具体来说，当Kubernetes集群中的某个节点的kube-proxy组件监听到NodePort端口 的请求，它会转发请求到Service代理的ClusterIP地址，并根据Service中的selector 获得要转发给的Pod的IP地址和端口号。之后，kube-proxy会使用网络地址转换（NAT） 技术将节点的IP地址和NodePort转换成Pod的IP地址和容器内应用的服务端口号，最后 将请求转发到Pod上。如下图

需要注意的是，如果有多个节点，流量到达每个节点上的NodePort端口时，都会转发到相同的Pod上。当Pod的IP地址发生变化时，节点上的kube-proxy组件会自动刷新其 iptables规则，确保新的PodIP地址可以正常被转发

实战三：创建type类型为 ExternalName 的Service

先创建pod、再创建service文件、创建pod的过程为实战里的代码过程、在上面、这里不再给出、仅提供创建svc的部分

//创建svc文件
 vi baidu-svc.yaml

apiVersion: v1               # Kubernetes API 版本
kind: Service                # 资源类型为 Service
metadata:
  name: baidu                # Service 名称（集群内DNS使用该名称）
spec:
  type: ExternalName         # Service 类型（DNS别名映射）
  externalName: www.baidu.com  # 外部服务域名（将作为CNAME记录）

//应用yaml文件
kubectl apply-f baidu-svc.yaml

//查看svc、发现并没有虚拟ip
 kubectl get svc baidu

 //创建pod、进行测试、访问的时候被拒绝了、因为百度服务器不允许我们做代理
  kubectl run busybox --image busybox:latest --restart=Never --rm -it busybox --sh

   /# pingbaidu.default.svc.cluster.local
   

实战四：无标签选择器的Service

创建一个service，不使用标签选择器，通过创建endpoints指定IP和PORT， 然后和SVC进行绑定。 实战：k8s集群引用外部的mysql数据库

实战：k8s集群引用外部的mysql数据库

//在k8s-node-01上安装mysql数据库
yum install mariadb-server -y
systemctl restart mariadb
netstat -tlun | grep 3306
mysql

//在master节点创建yaml文件
vi mysql_service.yaml

apiVersion: v1               # Kubernetes API 版本
kind: Service                # 资源类型为 Service
metadata:
  name: mysql                # Service 名称（用于集群内服务发现）
spec:
  type: ClusterIP            # 服务类型（默认集群内访问）
  ports:
  - port: 3306               # Service 暴露的端口

//更新资源清单文件
kubectl apply -f mysql_service.yaml

//查看创建的mysql的SVC
kubectl get svc | grep mysql

//查看描述
kubectl describe svc mysql

//创建Endpoints的yaml文件注意endpoints的名称必须和service的名称对应起来
vi mysql_endpoint.yaml

apiVersion: v1               # Kubernetes API 版本
 kind:Endpoints                # 资源类型为 Service
metadata:
  name: mysql                # Service 名称（用于集群内服务发现）
spec:
  type: ClusterIP            # 服务类型（默认集群内访问）
  ports:
  - port: 3306     

//对yaml文件的说明
创建一个名为mysql的Endpoints对象的示例，它将一个或多个IP地址和端口映射到了一个命名的mysql服务上。
这个mysql服务可以在集群内部被其它Pod的容器使用，进而访问这些IP地址上的服务。
该清单表明了这个Endpoints对象的名称是mysql，它只有一个子集（subset），包含了一个IP地址192.168.
128.11和一个端口3306。
其中，metadata字段包含了Endpoints对象的元数据信息，例如名称、标签、注释等等；subsets字段是Endpo
ints对象的核心，它包含了Endpoints对象映射的IP地址和端口信息，可以有多个子集，每个子集可以映射多个IP地址和端口。

//更新资源清单文件
kubectl apply -f mysql_endpoint.yaml

//查看创建的mysql SVC
kubectl describe svc mysql

//在集群节点进行测试
mysql -h 10.102.14.71