kubenetes服务发现

一、基于 iptables 的 Service 实现

Pod的ip地址不是固定了。Service通过selector属性和后端Pod关联，被selector选中的Pod被称为Service的Endpoint。通过该Service的VIP地址就可以访问到它所代理的Pod。VIP地址是kubernetes自动为Service分配的。

Service 是由 kube-proxy 组件，加上iptables 来共同实现的。

一旦创建了Service，那么kube-proxy就可以通过Service的Informer感知到Service的添加，而作为这个事件的响应，他就会在宿主机上创建一条iptables规则，为这个Service设置一个固定的入口地址。由于它只是一条iptables规则上的配置，并没有真正的网络设备，所以ping这个地址，是没有任何反应的。

上面会路由到一组规则的集合，它实际上是一组随机模式的iptables链。转发的最终目的地就是Service代理的Pod，所以这组规则就是Service实现负载均衡的位置。

这组规则实际上是DNAT规则。DNAT规则的作用是在路由之前将流入的ip地址的目标地址和端口转为-to0destination所指定的新的目的地址和端口，这个目的地址和端口正是被代理的pod的ip地址和端口。

所以，访问Service VIP的ip包经过上述的iptables处理之后，就已经变成了访问具体某一个后端pod的ip包了。这些endpoint对应的iptables规则，正是kube-proxy通过监听pod的变化事件在宿主机上生成并维护的。

缺点：会产生大量的iptables规则，而且这些iptables规则需要被不断的刷新

二、IPVS 模式的 Service

IPVS 模式的工作原理，其实跟 iptables 模式类似。当我们创建了前面的 Service 之后，kube-proxy 首先会在宿主机上创建一个虚拟网卡（叫作：kube-ipvs0），并为它分配 Service VIP 作为 IP 地址，如下所示：

而接下来，kube-proxy 就会通过 Linux 的 IPVS 模块，为这个 IP 地址设置三个 IPVS 虚拟主机（实际上就是被代理的pod，这里的例子是三个），并设置这三个虚拟主机之间使用轮询模式 (rr) 来作为负载均衡策略。我们可以通过 ipvsadm 查看到这个设置，如下所示：

可以看到，这三个 IPVS 虚拟主机的 IP 地址和端口，对应的正是三个被代理的 Pod。

这时候，任何发往 10.102.128.4:80 的请求，就都会被 IPVS 模块转发到某一个后端 Pod 上了。

而相比于 iptables，IPVS 在内核中的实现其实也是基于 Netfilter 的 NAT 模式，所以在转发这一层上，理论上 IPVS 并没有显著的性能提升。但是，IPVS 并不需要在宿主机上为每个 Pod 设置 iptables 规则，而是把对这些“规则”的处理放到了内核态，从而极大地降低了维护这些规则的代价。“将重要操作放入内核态”是提高性能的重要手段。

不过需要注意的是，IPVS 模块只负责上述的负载均衡和代理功能。而一个完整的 Service 流程正常工作所需要的包过滤、SNAT 等操作，还是要靠 iptables 来实现。只不过，这些辅助性的 iptables 规则数量有限，也不会随着 Pod 数量的增加而增加。

三、Service 与 DNS 的关系

在 Kubernetes 中，Service 和 Pod 都会被分配对应的 DNS A 记录（从域名解析 IP 的记录）。

对于 ClusterIP 模式的 Service 来说（比如我们上面的例子），它的 A 记录的格式是：..svc.cluster.local。当你访问这条 A 记录的时候，它解析到的就是该 Service 的 VIP 地址。

而对于指定了 clusterIP=None 的 Headless Service 来说，它的 A 记录的格式也是：..svc.cluster.local。但是，当你访问这条 A 记录的时候，它返回的是所有被代理的 Pod 的 IP 地址的集合。当然，如果你的客户端没办法解析这个集合的话，它可能会只会拿到第一个 Pod 的 IP 地址。

此外，对于 ClusterIP 模式的 Service 来说，它代理的 Pod 被自动分配的 A 记录的格式是：..pod.cluster.local。这条记录指向 Pod的ip地址。

而对 Headless Service 来说，它代理的 Pod 被自动分配的 A 记录的格式是：...svc.cluster.local。这条记录也指向 Pod的ip地址。

四、外部访问Service的三种方式

NodePort：访问宿主机的ip：端口，就能访问到pod。kuberbetes会在ip发往目的pod时，对ip包做一次SNAT操作

LoadBalancer：会创建一个负载均衡服务，把pod的ip配置给负载均衡服务

External Name：不需要制定selector。还可以为Service分配公有的ip

Service，其实就是 Kubernetes 为 Pod 分配的、固定的、基于 iptables（或者 IPVS）的访问入口。而这些访问入口代理的 Pod 信息，则来自于 Etcd，由 kube-proxy 通过控制循环来维护。