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k8s中，服务的自动注册、自动感知、负载均衡，三个功能的含义及测试验证

news 来源：原创 2024/10/1 21:24:10

自动感知，指的是客户端只用访问服务的ip，而不用关心pod在哪个节点，以及pod的ip是多少。

服务可以自动感知pod的位置及ip，核心是通过selector标签选择器找到pod

自动注册，指的是服务创建之后，会自动在k8s的kube-dns服务注册，实现域名和ip的映射，kube-dns是一个系统服务，在部署k8s的时候就有这个服务了，这个服务在kube-system系统名称空间下。其他创建的服务，来找这个dns服务，自动注册。服务域名的格式是<服务名称>.<名称空间>.svc.cluster.local

负载均衡，指的是，当一个服务后端有多个pod的时候，访问服务的请求，会自动在后端pod之间实现负载均衡，不用配置。

服务为什么能实现这些功能？

底层是lvs技术--负载均衡，比如NAT、DR

包括iptables技术--数据转发，比如SNAT、DNAT

两者都可以实现路由和负载均衡的功能，

ipbables还可以实现，修改数据包源目IP和包标记

用四表五链实现很多各种复杂的三四层路由。

都不需要管理员管理

都是kube-proxy配置和管理的

相当于你雇了个员工，他负责管理公司的防火墙和负载均衡，这个员工就叫kubeproxy

所以说，kubeproxy管理lvs负载均衡、iptables防火墙和域名注册

k8s底层，就是一个负载均衡集群

kubeproxy有自我修复机制，

即使把kube-proxy的pod全部删掉了，集群会自动重建kube-proxy的pod

而且配置的时候，是基于每一台主机的，每一台主机上面都有kubeproxy，master主机上也有

集群坏了，kubeproxy替你维护集群，kubeproxy坏了，集群又会重建kubeproxy

关于k8s内，dns服务的实现及实验

kube-dns服务在kube-system系统名称空间下

服务的自动注册测试：

当服务没有创建的时候，

服务的域名是没有被dns解析为ip的

当服务创建之后，

服务的域名被dns解析为10.245.23.28

这就验证了k8s的dns服务

对于其他服务的自动注册，自动解析功能

~]# kubectl get service
NAME         TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1   <none>        443/TCP   2d22h
~]# kubectl get service -n kube-system 
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGE
kube-dns         ClusterIP   10.245.0.10      <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   2d22h
metrics-server   ClusterIP   10.245.105.229   <none>        443/TCP                  2d
~]# host 
-bash: host: command not found
~]# nslookup
-bash: nslookup: command not found
~]# yum -y install  bind-utils
~]# host  websvc.default.svc.cluster.local 10.245.0.10
# host是DNS命令行工具， websve.de...是域名，10.245.0.10是DNS服务器
Using domain server:
Name: 10.245.0.10
Address: 10.245.0.10#53
Aliases: Host websvc.default.svc.cluster.local not found: 3(NXDOMAIN)
~]# kubectl apply -f  websvc.yaml 
service/websvc created
~]# host  websvc.default.svc.cluster.local 10.245.0.10
Using domain server:
Name: 10.245.0.10
Address: 10.245.0.10#53
Aliases: websvc.default.svc.cluster.local has address 10.245.23.28
~]# cat websvc.yaml 
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: websvc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: web
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
~]# kubectl get service
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes   ClusterIP   10.245.0.1     <none>        443/TCP   2d23h
websvc       ClusterIP   10.245.23.28   <none>        80/TCP    18m
]# curl  10.245.23.28
curl: (7) Failed to connect to 10.245.23.28 port 80: Connection refused
#    这里为什么报错呢，因为服务本身不对外提供应用，只是一个代理和转发，在没有pod的时候，自然是访问不到的
~]# kubectl replace --force -f  web1.yaml
pod "web1" deleted
pod/web1 replaced
~]# curl  10.245.23.28
Welcome to The Apache.
]# cat web1.yaml 
---
kind: Pod
apiVersion: v1
metadata:
  name: web1
  labels:
    app: web
spec:
  containers:
  - name: apache
    image: myos:httpd# 创建pod之后，就可以访问到了。这时候不知道pod的ip，但是也不用知道pod的ip，因为访问服务，服务自动就把请求转发给pod了。pod在哪，pod的ip是多少，都无所谓，因为服务会自动感知pod的位置和ip
~]# curl 10.245.23.28
Welcome to The Apache.
~]# kubectl get pods web1 -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web1   1/1     Running   0          18s   10.244.21.135   node-0001   <none>           <none>
~]# kubectl replace --force -f web1.yaml 
pod "web1" deleted
pod/web1 replaced
~]# curl 10.245.23.28
Welcome to The Apache.
~]# kubectl get pods web1 -o wide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE        NOMINATED NODE   READINESS GATES
web1   1/1     Running   0          7s    10.244.240.141   node-0004   <none>           <none>
#  比如pod重建之后，从node001上跑到了node004上，ip也从21.135变成了240.141，访问服务，依然是能访问到apache服务。这就验证了服务对于pod的自动感知功能。自动感知是靠什么实现的呢？是靠标签，因为服务中制定了selector标签，而这个pod资源文件中规定了带这个标签。所以服务可以自动感知pod
~]# kubectl get pods --show-labels 
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE     LABELS
web1   1/1     Running   0          4m56s   app=web
~]# cat websvc.yaml 
---
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  name: websvc
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: web
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 80
~]# kubectl label pods web1 app-
pod/web1 unlabeled
~]# curl 10.245.23.28
curl: (7) Failed to connect to 10.245.23.28 port 80: Connection refused
# 把pod的标签删除之后，服务就不可用了，因为服务不能通过标签找到pod
~]# kubectl label pods web1 app=web
pod/web1 labeled
~]# curl 10.245.23.28
Welcome to The Apache.
# 给pod设置标签之后，服务就又可以访问了，所以证明了，服务是靠标签找pod的

# 测试服务的自动负载均衡功能
~]# sed  's,web1,web2,'  web1.yaml    | kubectl  apply -f  -
pod/web2 created
~]# sed  's,web1,web3,'  web1.yaml    | kubectl  apply -f  -
pod/web3 created
~]# kubectl get pods 
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE
web1   1/1     Running   0          11m
web2   1/1     Running   0          19s
web3   1/1     Running   0          7s
~]# curl 10.245.23.28/info.php
<pre>
Array
([REMOTE_ADDR] => 10.244.219.64[REQUEST_METHOD] => GET[HTTP_USER_AGENT] => curl/7.61.1[REQUEST_URI] => /info.php
)
php_host:       web2
1229
~]# curl 10.245.23.28/info.php
<pre>
Array
([REMOTE_ADDR] => 10.244.219.64[REQUEST_METHOD] => GET[HTTP_USER_AGENT] => curl/7.61.1[REQUEST_URI] => /info.php
)
php_host:       web1
1229
~]# curl 10.245.23.28/info.php
<pre>
Array
([REMOTE_ADDR] => 10.244.219.64[REQUEST_METHOD] => GET[HTTP_USER_AGENT] => curl/7.61.1[REQUEST_URI] => /info.php
)
php_host:       web3
1229
# 因为info.php文件中，把主机名打印出来了，所以访问三次可以看到，分别访问的是pod  web1、web2、web3，证明服务是自动实现负载均衡的