K8S中的Service的存在理由
前言
Kubernetes Pod是有生命周期的，它們可以被創建，也可以被銷毀，然而一旦被銷毀生命就永遠結束。 通過ReplicationController能夠動態地創建和銷毀Pod(例如，需要進行擴縮容，或者執行滾動升級)。 每個 Pod 都會獲取它自己的 IP 地址，可一旦銷毀后，重新創建后，IP地址會產生改變。 這會導致一個問題：在 Kubernetes 集群中，如果一組 Pod(稱為 backend)為其它 Pod (稱為 frontend)提供服務，一旦backend的Pod重新創建，那么frontend的Pod該如何發現，并連接到這組 Pod 中的哪些 backend 呢?
Service
Service資源用于為pod對象提供一個固定、統一的訪問接口及負載均衡的能力，并借助新一代DNS系統的服務發現功能，解決客戶端發現并訪問容器化應用的問題。
注意：service只是在k8s集群內部起作用，集群外部訪問是無效的
實現原理
Service通過關注定義出多個POD對象組合而成的邏輯集合，以及訪問這組POD的策略，Service關聯POD需要標簽選擇器完成，其基于標簽選擇器將一組POD定義成一個邏輯集合，并通過自己的IP地址和端口調度代理請求至后端POD之上。
- apiVersion: v1
- kind: Service
- metadata:
- name: a-service
- spec:
- selector:
- app: pod-label
- ports:
- - protocol: TCP
- port: 80
- targetPort: 9376
上面的例子服務a-service關聯著label為【app:pod-label】的pod，這時候另一個服務B可以訪問跟a-service服務綁定的service，service信息是固定的提前告訴B就行了，service通過Label Selector跟a服務的pod綁定,無論a的pod如何變化對b來說都是透明的。
虛擬IP
service對象的IP地址稱為cluster IP，位于K8S集群配置指定的專用IP地址范圍內，其是一種虛擬IP地址，其在service對象創建后保持不變，并且能夠被同一集群中的POD資源訪問，service端口接受客戶端的請求并將其轉發至后端POD中的相應端口，因此，其又被稱為四層代理，因其工作在TCP/IP層。
一個service對象就是工作節點上的一些iptables或ipvs，用于將到達service對象的IP地址的流量轉發到相應的endpoint對象指定的IP地址和端口上，kube-proxy組件通過api-server持續監控著各個service及其相關的POD對象，并將其創建或變動實時反映到工作節點的iptable或ipvs上
服務代理
k8s群集中的每個節點都運行一個kube-proxy的組件，kube-proxy其實是一個代理層負責實現service
userspace模式
客戶端訪問ServiceIP(clusterIP)請求會先從用戶空間到內核中的iptables，然后回到用戶空間kube-proxy，kube-proxy負責代理工作。
具體細節：
請求到達service后，其被轉發到內核，經由套接字送往用戶空間的kube-proxy，而后經由kube-proxy送回內核空間，并調度至后端POD，其傳輸方式效率太低。在1.1 版本之前，其是默認的轉發策略。
iptables模式
客戶端訪問ServiceIP(clusterIP)請求會由iptables直接重定向到后端
具體細節：
客戶端IP請求時，直接請求本地內核service ip，根據iptables的規則直接將請求轉發到到各pod上，因為使用iptable NAT來完成轉發，也存在不可忽視的性能損耗。另外，如果集群中存在上萬的Service/Endpoint，那么Node上的iptables rules將會非常龐大，性能還會再打折扣
Kubernetes v1.2之前默認是userspace之后是iptables模式，iptables模式性能和可靠性更好，但是iptables模式依賴健康檢查，在沒有健康檢查的情況下如果一個pod不響應，iptables模式不會切換另一個pod上
ipvs模型
此模型跟蹤API service上的service和endpoints對象的變動，據此來調用netlink接口創建IPVS規則，并確保API server中的變動保持同步，其流量調度策略在IPVS中實現，其余的在iptables中實現。
ipvs 支持眾多調度算法，如rr、lc、dh、sh、sed和nq 等。
集群外部訪問
我們如何在集群外訪問service呢?k8s提供了幾種方式
NodePort
通過每個 Node 上的 IP 和靜態端口(NodePort)暴露服務。NodePort 服務會路由到 ClusterIP 服務，這個 ClusterIP 服務會自動創建。通過請求 NodeIP:Port，可以從集群的外部訪問一個 NodePort 服務。
這時要訪問這個Service的話，只需要通過訪問
<任何一臺宿主機器的IP>:Port
LoadBalancer
在NodePort基礎上，Kubernetes可以請求底層云平臺cloud provider 創建一個外部的負載均衡器，并將請求轉發到每個Node作為后端，進行服務分發。
該模式需要底層云平臺(例如GCE、AWS)支持。
ExternalName
創建一個dns別名指到service name上，主要是防止service name發生變化，要配合dns插件使用。通過返回 CNAME 和它的值，可以將服務映射到 externalName 字段的內容。
這只有 Kubernetes 1.7 或更高版本的 kube-dns 才支持
Ingress
上面我們提到幾種方式，但是當集群服務很多的時候，NodePort方式最大的缺點是會占用很多集群機器的端口;LB方式最大的缺點則是每個service一個LB又有點浪費和麻煩，并且需要k8s之外的支持; 而ingress則只需要一個NodePort或者一個LB就可以滿足所有service對外服務的需求。工作機制大致可以用下圖表示：
Ingress是基于service實現7層路由轉發能力的
