37 | 找到容器不容易：Service、DNS与服务发现

张磊

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该思维导图由 AI 生成，仅供参考

你好，我是张磊。今天我和你分享的主题是：找到容器不容易之 Service、DNS 与服务发现。
在前面的文章中，我们已经多次使用到了 Service 这个 Kubernetes 里重要的服务对象。而 Kubernetes 之所以需要 Service，一方面是因为 Pod 的 IP 不是固定的，另一方面则是因为一组 Pod 实例之间总会有负载均衡的需求。
一个最典型的 Service 定义，如下所示：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: hostnames
spec:
  selector:
    app: hostnames
  ports:
  - name: default
    protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 9376
这个 Service 的例子，相信你不会陌生。其中，我使用了 selector 字段来声明这个 Service 只代理携带了 app=hostnames 标签的 Pod。并且，这个 Service 的 80 端口，代理的是 Pod 的 9376 端口。
然后，我们的应用的 Deployment，如下所示：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: hostnames
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: hostnames
  replicas: 3
  template:
    metadata:
      labels:
        app: hostnames
    spec:
      containers:
      - name: hostnames
        image: k8s.gcr.io/serve_hostname
        ports:
        - containerPort: 9376
          protocol: TCP
这个应用的作用，就是每次访问 9376 端口时，返回它自己的 hostname。
而被 selector 选中的 Pod，就称为 Service 的 Endpoints，你可以使用 kubectl get ep 命令看到它们，如下所示：
$ kubectl get endpoints hostnames
NAME        ENDPOINTS
hostnames   10.244.0.5:9376,10.244.0.6:9376,10.244.0.7:9376
需要注意的是，只有处于 Running 状态，且 readinessProbe 检查通过的 Pod，才会出现在 Service 的 Endpoints 列表里。并且，当某一个 Pod 出现问题时，Kubernetes 会自动把它从 Service 里摘除掉。

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总结

Kubernetes中的Service对象是实现负载均衡和服务发现的重要组件。通过Service对象，可以将一组Pod实例进行代理，并提供Round Robin方式的负载均衡。Service对象由kube-proxy组件和iptables共同实现，通过创建iptables规则来实现负载均衡。然而，随着Pod数量增加，基于iptables的Service实现会占用大量CPU资源，限制了Kubernetes项目承载更多Pod的能力。为了解决这一问题，Kubernetes还支持IPVS模式的Service，通过IPVS模块实现负载均衡，有效减少了资源占用。文章详细介绍了Service的工作原理和IPVS模式的实现方式，对于想要深入了解Kubernetes服务发现和负载均衡的读者来说，是一篇值得阅读的技术文章。 IPVS模块只负责负载均衡和代理功能，而辅助性的包过滤、SNAT等操作则需要依靠iptables来实现。在大规模集群中，建议为kube-proxy设置--proxy-mode=ipvs来开启IPVS模式，以获得性能提升。此外，文章还介绍了Service与DNS的关系，以及ClusterIP模式和Headless Service的A记录格式。总结来说，Service机制和Kubernetes里的DNS插件帮助解决服务发现问题，提供了Pod的稳定IP地址和DNS名字。读者应根据具体需求进行合理选择。

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精选

纳爱斯
老师，是每个 node 上都会有 iptables 的全部规则吗
作者回复: 对
2019-04-11

37
甘陵笑笑生
请教一下 service的VIP设置后会变吗如果变什么时候会变
作者回复: 不会的，除非删除svc
2019-05-14
2
5
AmyHuang
老师现在有个问题请教：service 三副本把一个副本所在节点驱逐，pod迁移到新的节点有一段时间可以telnet podip +port，但是直接curl service +port 会有数据中断，这个可能是我们设置什么导致呢？
作者回复: 这个很复杂，需要跟踪整个数据链路来做判断，尤其是iptables规则是不是被周期性改动了
2020-03-10
2
1
追寻云的痕迹
iptables是万恶之源，在复杂系统中，网络处理越简单越好。现在k8s这套玩法，给实际工作中的运维排错带来极大的麻烦。
2018-11-16
2
88
qingbo
看到也有同学问pod DNS，希望能讲得更详细些。我查阅官方文档及自己实践后的了解是这两种pod有DNS记录： 1. statefulset的pod。有人问之前讲DNS的是在哪，就是“20 | 深入理解StatefulSet（三）：有状态应用实践”这一篇。 2. pod显式指定了hostname和subdomain，并且有个headless service的名字和subdomain一样。在“27 | 聪明的微创新：Operator工作原理解读”一篇中讲到的etcd operator就是这样让pod拥有了DNS记录。Deployment的pod template也可以指定hostname和subdomain，但是却没办法给每个pod分配不同的hostname。指定hostname和subdomain之后，hostname.subdomain.default.svc.cluster.local这样的域名确实可以解析，但是因为多个pod都是这个FQDN，所以解析出来的效果和headless service一样，多个A记录，也就失去意义了。github上有个issue想让deployment管理的pod也有独立的DNS，好像没得到支持。
2019-04-30
2
35
DJH
老师，..svc.cluster.local这些点前面的东西能写全吗？录音听了N次也没记下来。文字不行的话能不能弄个图片？
2018-11-16

29
勤劳的小胖子-libo
示例终于都可以工作了，深化理解。一种是通过<serviceName>.<namespace>.svc.cluster.local访问。对应于clusterIP 另一种是通过<podName>.<serviceName>.<namesapce>.svc.cluster.local访问,对应于headless service. / # nslookup *.default.svc.cluster.local Server: 10.96.0.10 Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local Name: *.default.svc.cluster.local Address 1: 10.244.1.7 busybox-3.default-subdomain.default.svc.cluster.local Address 2: 10.96.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local Address 3: 10.97.103.223 hostnames.default.svc.cluster.local
2019-01-04

27
djfhchdh
ipvs负载均衡：round robin least connection destination hashing source hashing shortest expected delay never queue overflow-connection
2019-11-25

17
runner
请问老师，每个节点会有全部的iptables规则么，还是只有自己所属服务的规则？如果服务是nodePort类型，它会在所有节点上占用端口？还是容器所在的几个节点占用端口？
2018-11-16
2
11
双叶
不太赞同 ipvs 比 iptables 快是因为把更多的操作放到了内核里面，不管 ipvs 还是 iptables，他的所有逻辑都是在内核里面跑的，只是 iptables 需要遍历规则，而规则数量会跟随 pod 数量增长，导致时间复杂度是 O(n)，而 ipvs 是专门做负载均衡的，时间复杂度是 O(1)。这篇文章里面有比较细致的说明：https://www.tigera.io/blog/comparing-kube-proxy-modes-iptables-or-ipvs/ 基本来说，就是 iptables 不能放太多规则
2022-07-11

9

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