创建service后，kubernetes会发生什么

本文分享自华为云社区《当创建一个service后，kubernetes会发生什么？》，作者：可以交个朋友。

一、Service介绍

1.1 Kubernetes为什么会引入service?

考虑到集群中Pod实例IP地址随着工作负载的生命周期的变化，常规通过访问Pod实例的IP方法变得不再实用。

每个工作负载通常有一个或者更多个后端Pod实例，如何将流量请求做到负载均衡转发也是迫在眉睫。

1.2 Service概念

service用于一组提供服务、具有相同 label Pod的抽象集合的网络访问地址（包括网络协议IPv4/IPv6地址和服务域名地址），提供集群内/外访问通信，屏蔽后端实例Pod信息并为后端Pod实例提供负载均衡的能力。

1.3 Kubernetes中存在哪些类型的service？

clusterIP：Kubernetes集群默认自动设置service的虚拟IP地址，仅可被集群内的其他客户端访问。

NodePort：将service的端口映射到每个Node的（指定/随机）端口，供集群外客户端通过集群任一节点的IP地址+（指定/随机）端口访问，即NodePort。

LoadBalancer：将service映射到一个已存在的负载均衡器IP地址上，此service方式多见于云厂商。

ExternalName：通过在集群内创建该类service，可将集群外部服务引入至集群内，供集群内其他服务通过IP地址或域名地址访问。

Headless service: 在一些特殊场景中，客户端访问不需要kubernetes中service实现的负载均衡功能，而是由客户端直接去发现/选择服务端的后端实例访问，就需要一种特殊的服务“Headless service”。这是一种没有访问入口（即service没有IP地址）的service。kube-proxy不会为这种类型的service（Headless service）创建iptables/ipvs转发规则。

二、Service、Endpoint、Pod以及与kube-proxy组件的关联协作结构示意图

下图是一个实际访问Service的图示，PodX访问Service（10.247.124.252:8080），在发送数据包时，在节点上根据iptables规则，目的IP:Port被随机替换为后端Pod组中某一个Pod的IP:Port，从而通过Service转发到到实际的Pod。从这里也可以看出，service对应的ip（clusterip）不是一个真实的ip地址，是通过节点kube-proxy组件通过刷新节点iptables或者ipvs规则，将四层报文的目的ip从clusterip DNAT转换为podip做通的通道。集群外节点没有kube-proxy组件去刷新相关规则，是集群外节点无法访问clusterip的本质原因。

三、Service创建流程图以及解读

3.1 Service创建后，各个组件协同关系介绍

用户使用通过kubectl客户端发起创建service资源对象请求至api-server。

api-server对请求用户鉴权、准入控制操作，然后将该请求事件写入到etcd存储中。

考虑到Endpoint-controller采用非阻塞式长连接watch机制实时获取service资源对象信息，一旦集群中有service变化（包括创建、更新、删除），则通过apiserver获取etcd中相关service资源对象。且通过service资源对象中lable字段遍历、关联相关Pod资源。

api-server将相关service资源信息和pod资源信息返回给Endpoint-controller的watch接口长连接。

Endpoint-controller通过获取的service和pod资源对象生成对应的Endpoint资源对象，并将结果通过调用api-server写入etcd。

api-server将endpoint资源写入到etcd做持久化存储

考虑到kube-proxy采用非阻塞式长连接watch机制实时获取service资源对象和endpoint资源对象信息，一旦集群中有service和Endpoint变化（包括创建、更新、删除），则通过apiserver获取etcd中相关资源对象。

api-server将相关service资源信息和Endpoint资源信息返回给kube-proxy 的watch接口长连接。

每个节点上kube-proxy组件进程生成节点系统iptables规则或ipvs规则。

3.2 EndpointController能力说明

Endpoint也是Kubernetes集群中的一个资源对象，存储在Etcd中。Endpoint-controller控制器通过监听集群内Service和Pod资源对象的变化，管理维护Endpoint的生命周期。

监听到service创建，则创建同名的Enpoint资源，然后根据service的标签，获取集群中关联的Podip和相关端口生成Endpoint资源对象。。

监听到service更新，则根据更新后的service信息获取关联的Pod的信息，更新对应Enpoint对象。

监听到service删除，则删除与service同名的endpoint。

如果监听到Pod发生变化，则更新endpoint对象的Pod IP列表，将异常的Pod从endpoint后端列表中剔除，恢复或者新建后加入到Endpoint的列表中。

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