kubernetes-服务-ipvs-调度算法

本文主要是介绍kubernetes-服务-ipvs-调度算法，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

kubernetes-6

1、kubernetes中的网络通信插件

Calico和Flannel都是Kubernetes集群中常用的网络插件，用于处理Pod之间的通信和网络连接。它们都提供了覆盖网络（overlay network）的功能，但使用了不同的技术实现。

1.1、calico

Calico是一个专为大规模和高性能环境设计的网络和网络策略解决方案。它的一些关键特性包括：

• 适用大规模集群：Calico支持大规模部署，可以处理数千个节点和数十万个Pod的网络。
• 覆盖网络技术：Calippo默认使用IP-in-IP（ipip）模式作为其覆盖网络技术。这种技术通过在数据包上封装一个额外的IP头来在不同的Pod网络之间传输数据。
• BGP：Calico使用边界网关协议（BGP）来管理路由信息。这意味着Calico可以将Pod的IP地址作为BGP路由广播到整个集群中，从而允许直接的Pod间通信，减少了网络跳跃和提高了效率。

1.2、flannel

Flannel是CoreOS团队开发的一个简单且轻量级的网络插件，它适用于小规模或刚开始成长的集群。Flannel的一些关键特性包括：

• 适用小规模集群：Flannel设计简单，适合小型集群或开发环境，其中网络规模和复杂性较低。
• 覆盖网络技术：Flannel默认使用虚拟可扩展局域网（VXLAN）作为其覆盖网络技术。VXLAN通过封装原始数据包并添加一个VXLAN头来在不同节点上的Pod之间传输数据。
• 覆盖网络范围：Flannel的覆盖网络是跨越整个集群的，它允许不同节点上的Pod之间进行通信，就像它们在同一个局域网中一样。

2、service服务

将内部的pod暴露到外面，让用户可以访问

2.1、服务暴露/发现

将k8s内部的pod发送出去，外面的用户就可以发现我们内部的应用 —>做的DNAT策略

2.2、体验操作

[root@master ~]# mkdir /service
[root@master ~]# cd /service/
[root@master service]# vim scnginx.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: scnginx-deploymentlabels:app: scnginx
spec:replicas: 6selector:matchLabels:app: scnginxtemplate:metadata:labels:app: scnginxspec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
[root@master service]# 

这段YAML配置定义了一个Kubernetes Deployment资源，用于部署和管理名为scnginx的Nginx服务。以下是对这个YAML配置的详细解释：

1. apiVersion: apps/v1:

   • 指定了Kubernetes API的版本，apps/v1是Deployment资源的一个稳定版本。

2. kind: Deployment:

   • 声明了这个YAML文件定义的资源类型是Deployment，这是用来管理无状态应用副本的。

3. metadata::

   • 包含了Deployment的元数据信息。
     • name: scnginx-deployment: 定义了Deployment的名称为scnginx-deployment。
     • labels:: 定义了Deployment的标签，这里设置了app: scnginx，可以用来选择和管理相关的资源。

4. spec::

   • 定义了Deployment的规格，包括副本数量、选择器和模板。

5. replicas: 6:

   • 指定了Deployment应该维护的Pod副本数量，这里是6个。

6. selector::

   • 定义了如何选择Pod模板。
     • matchLabels:: 使用matchLabels来选择所有带有app: scnginx标签的Pods。

7. template::

   • 定义了Pod模板，所有由这个Deployment创建的Pod都会基于这个模板。

     • metadata:: 定义了Pod的元数据。

       • labels:: 定义了Pod的标签，这里设置了app: scnginx，以便Deployment可以通过选择器找到这些Pod。

     • spec:: 定义了Pod的规格，包括容器和其他配置。

       • containers:: 列出了Pod中的容器。
         • - name: nginx: 定义了容器的名称为nginx。
         • image: nginx: 指定了容器使用的镜像为官方的nginx镜像。
         • imagePullPolicy: IfNotPresent: 指定了拉取镜像的政策，IfNotPresent意味着如果本地没有这个镜像，那么会尝试从镜像仓库拉取。
         • ports:: 定义了容器的端口。
           • - containerPort: 80: 指定了容器内部的端口80对外开放。

这个Deployment配置将创建6个Nginx Pod，这些Pod将在集群中运行，并且可以通过端口80进行访问。如果你在集群中运行了这个配置，你可以通过Kubernetes的服务发现和负载均衡机制来访问这些Nginx实例。

[root@master service]# kubectl apply -f scnginx.yaml 
deployment.apps/scnginx-deployment created
[root@master service]# kubectl apply -f scnginx.yaml 
deployment.apps/scnginx-deployment configured
[root@master service]# kubectl get pod -o wide
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
scnginx-deployment-6b75585858-4mk5k   1/1     Running   0          2s    10.244.247.42   node-2   <none>           <none>
scnginx-deployment-6b75585858-fk7dm   1/1     Running   0          76s   10.244.247.37   node-2   <none>           <none>
scnginx-deployment-6b75585858-hkr8t   1/1     Running   0          76s   10.244.247.39   node-2   <none>           <none>
scnginx-deployment-6b75585858-pgdc2   1/1     Running   0          76s   10.244.247.40   node-2   <none>           <none>
scnginx-deployment-6b75585858-v2v8c   1/1     Running   0          2s    10.244.247.41   node-2   <none>           <none>
scnginx-deployment-6b75585858-z87s5   1/1     Running   0          2s    10.244.84.140   node-1   <none>           <none>
[root@master service]# 

这个时候需要再建个service的yaml，用来暴露出去

[root@master service]# vim service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: scnginx-service
spec:type: NodePort    selector:app: scnginxports:- name: name-of-service-portprotocol: TCPport: 80targetPort: 80nodePort: 30009

这个service.yaml文件定义了一个Kubernetes Service资源，名为scnginx-service。Service是Kubernetes中的一个抽象，它定义了一种访问Pod的方式，通常用于负载均衡和提供稳定的网络接口。以下是对这个YAML配置的详细解释：

1. apiVersion: v1:

   • 指定了Kubernetes API的版本，v1是Service资源的一个稳定版本。

2. kind: Service:

   • 声明了这个YAML文件定义的资源类型是Service。

3. metadata::

   • 包含了Service的元数据信息。
     • name: scnginx-service: 定义了Service的名称为scnginx-service。

4. spec::

   • 定义了Service的规格，包括选择器、端口和访问类型。

5. type: NodePort:

   • 指定Service的类型为NodePort。这意味着Service将在集群的所有节点上打开一个端口（nodePort），外部流量可以通过任何节点的IP地址和这个端口访问Service。

6. selector::

   • 定义了Service如何选择Pod。
     • app: scnginx: 这是选择器的标签，Service将选择所有带有app=scnginx标签的Pod。

7. ports::

   • 定义了Service的端口配置。
     • name: name-of-service-port: 这是端口的名称，它是一个可选字段，用于标识端口。
     • protocol: TCP: 指定了使用的协议类型，这里是TCP。
     • port: 80: 负载均衡器的对外监听的端口
     • targetPort: 80: 容器里监听的端口（pod监听的端口）
     • nodePort: 30009: 宿主机（节点服务器）监听的端口

使用这个配置，当你创建了Service后，你可以通过任何节点的IP地址和nodePort（在这个例子中是30009）来访问运行在集群中的Nginx服务。这对于从集群外部访问内部Pod非常有用，尤其是当你没有使用负载均衡器或Ingress资源时。

这将创建一个名为scnginx-service的Service，它将流量从节点上的30009端口转发到带有app=scnginx标签的Pod上的80端口。

[root@master service]# kubectl apply -f service.yaml 
service/scnginx-service created
[root@master service]# kubectl get service
NAME              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        10d
mydb              ClusterIP   10.111.97.213   <none>        80/TCP         6d5h
myservice         ClusterIP   10.110.72.101   <none>        80/TCP         6d5h
scnginx-service   NodePort    10.99.11.122    <none>        80:30009/TCP   9s
[root@master service]# 

每个服务都会有一个ip

通过访问宿主机上的端口，映射到pod里–》外网就可以访问内部的pod了

访问: 30009端口，不管是master还是node1，node2都会转到负载均衡器的

谁做的负载均衡器？

• kube-proxy

ipvsadm 是一个客户端的管理工具，用来查看内核的ipvs的规则，给内核里的ipvs模块传递参数使用

[root@master service]# ipvsadm -L -n
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
TCP  192.168.182.133:30009 rr-> 10.244.84.150:80             Masq    1      0          0         -> 10.244.247.30:80             Masq    1      0          0         -> 10.244.247.31:80             Masq    1      0          0         -> 10.244.247.38:80             Masq    1      0          0         -> 10.244.247.45:80             Masq    1      0          0         -> 10.244.247.51:80             Masq    1      0          0         

这个命令输出显示了通过 ipvsadm 工具配置的 TCP 虚拟服务器列表，这些服务器是使用 IPVS（IP Virtual Server）内核模块设置的。ipvsadm 是一个用于管理 IPVS 规则的命令行工具。下面是对输出内容的逐项解释：

• IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)：这行显示了 IPVS 版本（1.2.1）和 IPVS 表的最大大小（4096个条目）。

• Prot：表示协议类型，这里是 TCP 表示传输控制协议。

• LocalAddress:Port：负载均衡器的虚拟 IP 地址和端口号，也就是客户端连接的目标地址和端口。在这个例子中，有两个虚拟服务器分别监听在 192.168.182.133:30009 和 10.96.0.1:443。

• Scheduler：调度算法，rr 表示轮询（Round Robin）算法，它将请求按顺序轮流分配给后端的服务器。

• Flags：标志位，Masq 表示伪装（Masquerading），这是一种 NAT 类型，负载均衡器会将后端服务器的源 IP 地址替换为自己的虚拟 IP 地址，以便客户端无法看到真实的服务器 IP。

• Forward：权重，这里所有服务器的权重都是 1，表示每个服务器被平等地考虑用于负载均衡。

• ActiveConn：当前活动的连接数，这里显示为 0，表示目前没有活跃的连接。

• InActConn：非活动的连接数，这里也是 0，表示没有处于非活动状态的连接。

具体到每个虚拟服务器：

• 对于 192.168.182.133:30009 虚拟服务器，有六个后端服务器（Real Servers）被配置为处理到达该地址的 TCP 流量。这些服务器的 IP 地址分别是 10.244.84.150, 10.244.247.30, 10.244.247.31, 10.244.247.38, 10.244.247.45, 和 10.244.247.51，它们都监听端口 80。所有这些服务器都被设置为 Masq 模式，并且每个服务器的权重都是 1。

这个输出提供了一个关于如何通过 IPVS 进行负载均衡的快照，显示了虚拟服务器的配置和当前的状态。

2.3、这个体验的流程图和解释

用户访问master或者pod节点上，然后会转到service上(服务相当于一个负载均衡器—>虚拟ip)，然后内部采用ipvs做负载均衡把流量导到后边的机器上。

更详细的解释：

在 Kubernetes 集群中，用户访问服务（Service）时，流量的流转过程如下：

1. 用户访问：用户通过集群外部访问服务时，通常是通过 LoadBalancer 类型的 Service 的外部 IP 地址，或者是通过 NodePort 类型的 Service 的节点 IP 地址和特定端口。
2. Service 层：Service 在 Kubernetes 中充当抽象层，它定义了一个逻辑集合（Pods）和访问它们的策略。Service 有一个 ClusterIP（内部访问）或一个 LoadBalancer IP（外部访问），以及定义了如何选择后端 Pods 的标签选择器。
3. 负载均衡：当流量到达 Service 的 IP 地址时，Kubernetes 使用 kube-proxy 组件来实现负载均衡。在 IPVS 模式下，kube-proxy 会配置 IPVS 规则，这些规则负责将流量从 Service 的虚拟 IP（ClusterIP 或 LoadBalancer IP）转发到后端的 Pod IP 地址。
4. IPVS 转发：IPVS 作为内核级别的负载均衡器，会根据配置的负载均衡算法（如轮询、最少连接等）将流量分发到后端的多个 Pod 上。IPVS 直接在内核空间操作，因此具有高性能和低延迟的特点。
5. Pod 处理请求：流量最终到达后端的 Pod，Pod 处理请求并将响应返回给用户。

需要注意的是，Service 的 ClusterIP 是一个虚拟 IP，它只在集群内部可见，用于内部服务发现和负载均衡。而 LoadBalancer 类型的 Service 通常会通过云提供商的负载均衡器来分配一个外部可访问的 IP 地址，用于外部访问。

3、ipvs

3.1、理解

在 Kubernetes (k8s) 中，IPVS 是一种内核级别的负载均衡器，用于实现服务的负载均衡功能。它是 kube-proxy 组件支持的三种模式之一（另外两种是 userspace 和 iptables）。IPVS 模式在 Kubernetes v1.8 中引入，并在 v1.9 版本中进入 beta 阶段，v1.11 版本中正式成为 GA（General Availability）。

IPVS 的主要优势包括：

1. 高性能：IPVS 工作在内核空间，可以高效地处理大量的网络流量，提供高速的数据包转发。
2. 可扩展性：IPVS 支持复杂的负载均衡算法，如轮询（Round Robin）、最少连接（Least Connections）、源哈希（Source Hash）等，适合大规模集群环境。
3. 连接跟踪：IPVS 可以与 Linux 的 conntrack 模块配合使用，支持 SNAT 和 DNAT，从而实现负载均衡和会话保持。
4. 健康检查：IPVS 支持对后端服务的健康检查，可以自动移除不健康的后端实例。
5. 灵活性：IPVS 允许使用 ipset 来管理一组 IP 地址，这有助于优化和管理负载均衡的后端实例。

创建一个service的时候，背后就会创建一个负载均衡器 对我们的服务进行负载均衡

3.2、负载均衡的软件：LVS

load balancer 负载均衡器

LVS（Linux Virtual Server）是一个开源的负载均衡解决方案，它提供了高性能、高可用性的服务器集群功能。LVS 可以将多个服务器组织成一个虚拟服务器群组，对外表现为一个单一的服务器，从而提供负载均衡和故障转移的能力。

lvs 是 linux虚拟机，是一个负载均衡软件，是中国人发明的–>章文嵩

LVS 的工作流程大致如下：

1. 客户端发送请求到虚拟 IP（VIP），这个 VIP 由 LVS 集群共享。
2. LVS 负载均衡器（Director Server）接收到请求后，根据配置的负载均衡策略和算法，选择一个合适的真实服务器（Real Server）来处理请求。
3. LVS 将请求转发到选定的真实服务器。
4. 真实服务器处理请求并将响应发送回 LVS。
5. LVS 将响应转发回客户端。

• 用户通过互联网访问到我的负载均衡器
• 负载均衡器再转发到内网去

3.2.1、LVS的nat模式

http://www.linuxvirtualserver.org/VS-NAT.html

LVS 的 NAT 模式（Network Address Translation，网络地址转换模式）是 LVS 负载均衡器的一种工作模式。在这种模式下，LVS 负载均衡器（Director）充当了网络地址转换的角色，将客户端的请求转发给后端的真实服务器（Real Server），并将服务器的响应返回给客户端。NAT 模式允许 LVS 在不改变客户端和服务器端 IP 地址的情况下进行流量的转发和负载均衡。

NAT 模式的特点包括：

1. 地址转换：LVS 在 NAT 模式下会修改经过它的数据包的目标 IP 地址。对于进入的数据包，LVS 将目标 IP 地址从 VIP（Virtual IP）转换为后端服务器的 RIP（Real Server IP）。对于传出的数据包，LVS 将源 IP 地址从 RIP 转换回 VIP。

2. 透明性：客户端和服务器不需要关心负载均衡器的存在，因为所有的地址转换都是在 LVS 负载均衡器上完成的。

3. 安全性：由于所有的流量都需要经过 LVS 负载均衡器，因此可以在此层实施安全策略，例如防火墙规则。

4. 跨网络：NAT 模式允许 LVS 负载均衡器和后端服务器位于不同的网络中，只要 LVS 负载均衡器有路由到这些服务器的路径。

5. 端口映射：NAT 模式支持端口映射，允许将不同的服务映射到不同的端口上。

NAT 模式的工作原理如下：

1. 客户端向 VIP 发送请求。
2. LVS 负载均衡器接收到请求，并根据配置的调度算法选择一个后端服务器。
3. LVS 修改请求数据包的目标 IP 地址为选定的后端服务器的 RIP。
4. 后端服务器处理请求，并将响应发送回 LVS 负载均衡器。
5. LVS 接收到响应后，修改数据包的源 IP 地址为 VIP，然后将其发送回客户端。

NAT 模式适用于多种场景，特别是当需要隐藏后端服务器的真实 IP 地址或需要对流量进行集中管理时。然而，这种模式也可能导致 LVS 负载均衡器成为系统的瓶颈，因为所有的流量都需要经过它。此外，NAT 模式不支持 SNAT（源地址转换），这意味着所有的响应流量都需要经过 LVS 负载均衡器。

NAT模式的负载均衡系统的工作流程:

1. 用户请求：用户（User）通过互联网（Internet）或内部网络（Intranet）发起请求（Requests）。
2. 负载均衡器接收：用户的请求首先到达负载均衡器（Load Balancer），这是一个运行在Linux服务器（Linux Box）上的系统，它负责管理和分配流量。
3. 调度和数据包重写：负载均衡器根据预设的调度策略（Scheduling），选择一个合适的真实服务器（Real Server）来处理这个请求。同时，它会重写（rewriting）数据包，将目标地址从负载均衡器的虚拟IP（Virtual IP Address）更改为选定的真实服务器的IP地址。
4. 通过NAT转发：负载均衡器使用网络地址转换（NAT）将用户的请求转发给选定的真实服务器。这意味着请求的数据包在发送给真实服务器之前，其源地址会被更改为负载均衡器的虚拟IP地址。
5. 真实服务器处理请求：选定的真实服务器接收到请求后，根据请求内容进行处理。
6. 响应重写：真实服务器处理完请求后，会生成响应（Replies）。负载均衡器再次重写这些响应数据包，将源地址从真实服务器的IP地址更改回负载均衡器的虚拟IP地址。
7. 响应返回给用户：重写后的响应数据包通过交换机（Switch）或集线器（Hub）返回给负载均衡器，然后负载均衡器将这些响应发送回用户。
8. 多个真实服务器：如果有多个真实服务器（Real Server 1, Real Server 2, …, Real Server n），负载均衡器会根据调度策略将请求分配给它们，从而实现负载分散。

总结来说，负载均衡器在这个流程中充当了流量的调度中心，它接收用户的请求，决定由哪个真实服务器来处理这些请求，并通过NAT技术将请求和响应在用户和服务器之间进行转发和重定向。这样可以提高服务的可用性和可靠性，同时分散单个服务器的负载。

3.2.2、DR模式

http://www.linuxvirtualserver.org/VS-DRouting.html

3.2.3、TUN模式-隧道模式

http://www.linuxvirtualserver.org/VS-IPTunneling.html

3.3、查看ipvs命令

ipvsadm -L -n

4、调度算法

1. 轮询（Round Robin, RR）:

   • 按顺序将请求轮流分配给每个服务器。
   • 简单且公平，但不考虑服务器的负载情况。

2. 最少连接（Least Connections, LC）:

   • 优先将请求发送给当前活跃连接数最少的服务器。
   • 适用于处理时间不均匀的场景。

3. 加权轮询（Weighted Round Robin, WRR）:

   • 根据服务器的权重来分配请求，权重高的服务器将接收更多的请求。
   • 允许为不同的服务器分配不同的负载。

4. 加权最少连接（Weighted Least Connections, WLC）:

   • 结合最少连接和权重的概念，根据服务器的权重和活跃连接数来分配请求。
   • 考虑了服务器的性能差异。

5. 源地址哈希（Source Hashing）:

   • 根据客户端的 IP 地址计算哈希值，然后根据这个值选择服务器。
   • 可以保持来自同一客户端的请求总是被发送到同一台服务器。

6. 目标地址哈希（Destination Hashing）:

   • 类似于源地址哈希，但是根据目标地址（服务器的 IP）来计算哈希值。
   • 适用于后端服务器有多个实例且分布在不同位置的场景。

7. 最短响应时间（Least Time）:

   • 将请求发送给预测响应时间最短的服务器。
   • 需要负载均衡器能够估计或测量服务器的响应时间。

8. 动态权重（Dynamic Weight）:

   • 根据服务器的实际性能动态调整权重。
   • 可以适应服务器负载变化的情况。

9. URL哈希:

   • 根据请求的 URL 计算哈希值来选择服务器。
   • 适用于需要按内容分发请求的应用，如缓存服务器。

这些算法可以单独使用，也可以组合使用，以满足特定的负载均衡需求。例如，可以在一个集群中对不同的服务应用不同的调度算法，或者根据实际情况调整算法参数。

5、iptables和ipvs做负载均衡的时候，哪些性能好？

在使用 iptables 和 IPVS 进行负载均衡时，它们的性能特点如下：

5.1、iptables 负载均衡：

• 顺序处理：iptables 规则是顺序地存放在一个表中，当处理网络流量时，会按照规则的顺序进行匹配，直到找到匹配的规则为止。
• 规则数量影响：随着 iptables 规则数量的增加，查找匹配规则所需的时间也会增加，这可能导致效率降低。
• 适用场景：由于规则查找的线性特性，iptables 可能不适合大规模集群，特别是当需要处理大量规则时。

5.2、 IPVS 负载均衡：

• 哈希表存储：IPVS 使用哈希表来存储负载均衡策略，这意味着它可以通过哈希值快速定位到具体的规则，从而实现高效的查找。
• 性能优势：由于哈希表的查找效率较高，IPVS 可以在大规模集群中快速地进行负载均衡决策，消耗的时间较短。
• 适用场景：IPVS 适合于大型集群和高并发的场景，因为它能够快速处理大量的网络流量，同时保持高效的性能。

5.3、总结：

IPVS 在进行负载均衡时，由于其哈希表的存储方式，提供了更高的查找效率和更好的性能，特别适合大规模集群和高负载环境。相比之下，iptables 由于其顺序表的特性，在处理大量规则时可能会遇到性能瓶颈。因此，在需要高性能负载均衡的场合，IPVS 通常是更优的选择。

6、当表越来越大的时候，传统的表和哈希表在查找和插入、删除方面有什么区别？哪个优势更加大？

当表的大小增加时，传统的顺序表（如链表或数组）和哈希表在查找、插入和删除操作上的性能差异变得显著。以下是两者的比较：

6.1、顺序表（如数组或链表）：

• 查找：在最好的情况下，查找操作的时间复杂度是 O(1)（如数组通过索引直接访问），但在最坏的情况下是 O(n)（如链表需要遍历每个元素）。
• 插入：插入操作通常是 O(1)，因为可以在表的任何位置添加元素，但可能需要后续的重新排序或调整。
• 删除：删除操作的复杂度也依赖于数据结构。在数组中，删除可能需要 O(n) 时间来移动后续元素，而在链表中，删除操作通常是 O(1)，如果已经知道要删除的元素的位置。

6.2、哈希表：

• 查找：哈希表的平均查找时间复杂度是 O(1)，因为它使用哈希函数将键直接映射到表中的一个位置。即使表变得很大，只要哈希函数设计得当，冲突（两个不同的键映射到同一个位置）的概率仍然很低。
• 插入：插入操作的时间复杂度也是 O(1)，因为哈希表可以通过哈希函数快速定位到插入位置，并且通常不需要遍历整个表。
• 删除：删除操作同样具有 O(1) 的平均时间复杂度，因为可以通过键直接定位到要删除的元素。

6.3、性能优势：

哈希表在查找、插入和删除操作上具有显著的性能优势，尤其是在处理大量数据时。哈希表的平均性能不随数据量的增加而显著下降，这使得它们非常适合用于大型数据集和高并发的场景。然而，哈希表的性能依赖于哈希函数的设计和良好的散列，以最小化冲突。如果发生大量冲突，性能可能会下降，因为需要解决冲突，这通常涉及到额外的链表操作或其他方法。

总的来说，当表的大小增加时，哈希表在大多数情况下提供了更优的性能，尤其是对于频繁的查找操作。然而，设计一个高效的哈希表需要考虑键的分布、表的大小和处理冲突的策略。

7、iptables和ipvs使用了不同的数据结构存放规则，在查找速度上和扩展性上有差异 哈希表查询为什么比较快？

哈希表查询之所以比较快，主要归功于其背后的数据结构和算法——哈希函数。以下是哈希表查询速度快的几个关键原因：

1. 直接寻址：
   哈希表使用哈希函数将键（key）转换为一个索引（hash code），这个索引直接指向表中的一个位置。这意味着一旦计算出哈希值，就可以立即知道数据存储在数组的哪个位置，无需遍历整个表。

2. 平均时间复杂度为O(1)：
   理想情况下，哈希函数会均匀地将键散列到哈希表的所有可能位置。这样，查找任何键的平均时间复杂度都是常数时间，即 O(1)，因为每个键都有一个唯一的位置。

3. 快速散列计算：
   哈希函数通常设计得足够简单，以便快速计算。这意味着从输入键到得到哈希值的过程非常迅速。

4. 冲突解决机制：
   尽管哈希函数旨在减少冲突，但在实际应用中，不同的键可能会产生相同的哈希值。哈希表通过不同的冲突解决策略（如链地址法、开放地址法等）来处理这些冲突，这些策略旨在最小化查找时间。

5. 动态调整大小：
   许多哈希表实现在达到一定负载因子时会自动调整大小（rehashing），这有助于保持哈希表的性能，即使在动态变化的数据集中也是如此。

相比之下，使用顺序存储的数据结构（如数组或链表）在查找时可能需要遍历整个数据集，特别是在最坏的情况下，这会导致 O(n) 的时间复杂度，其中 n 是数据集中的元素数量。因此，哈希表在处理大量数据时提供了更快的查找速度和更好的扩展性。然而，哈希表的性能也受限于哈希函数的设计和冲突解决策略的有效性。如果哈希函数导致大量冲突，或者冲突解决策略效率低下，哈希表的性能可能会下降。

8、endpoint

• ENDPOINTS就是service关联的pod的ip地址和端口
• 真正提供业务服务的终点
• 一个服务会对应一个endpoint

[root@master service]# kubectl get endpoints -o wide
NAME              ENDPOINTS                                                        AGE
kubernetes        192.168.182.133:6443                                             12d
scnginx-service   10.244.247.30:80,10.244.247.31:80,10.244.247.38:80 + 3 more...   41h
[root@master service]# 

9、查看service和endpoind的命令简写

[root@master service]# kubectl get svc -o wide
NAME              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE     SELECTOR
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        12d     <none>
mydb              ClusterIP   10.111.97.213   <none>        80/TCP         7d23h   <none>
myservice         ClusterIP   10.110.72.101   <none>        80/TCP         7d23h   <none>
scnginx-service   NodePort    10.99.11.122    <none>        80:30009/TCP   41h     app=scnginx
[root@master service]# kubectl get ep -o wide
NAME              ENDPOINTS                                                        AGE
kubernetes        192.168.182.133:6443                                             12d
scnginx-service   10.244.247.30:80,10.244.247.31:80,10.244.247.38:80 + 3 more...   41h
[root@master service]# 

10、查看proxyMode

[root@master service]# curl localhost:10249/proxyMode
ipvs[root@master service]# 

11、service的暴露服务有几种类型

在 Kubernetes 中，Service 对象用于定义一种方式，使得可以访问一组运行在 Pod 中的应用。Service 通过定义一个统一的访问接口（即 ClusterIP），来负载均衡到后端的多个 Pod。此外，Service 还可以通过不同的方式将服务暴露给集群外部。以下是 Kubernetes Service 的几种暴露服务类型：

1. ClusterIP(默认):

   • 这是默认的 Service 类型，它在集群内部提供一个虚拟 IP 地址（ClusterIP），用于从集群内部访问服务。外部无法直接访问 ClusterIP。

2. NodePort:

   • NodePort 类型的 Service 会在集群的所有节点上分配一个静态端口（NodePort），并将该端口路由到对应的 Service。这样，可以通过任何节点的 IP 地址和分配的 NodePort 来访问服务。

3. LoadBalancer:

   • 这种类型的 Service 会向云提供商的负载均衡器请求一个负载均衡器实例，并将外部流量路由到 Service。这是在云环境中常用的方法，可以提供一个外部可访问的 IP 地址。

4. ExternalName:

   • ExternalName 类型的 Service 允许将 Service 定义为对外部服务的引用，通过返回一个 CNAME 记录，而不是像其他类型那样通过一个 IP 地址。这对于服务发现和将服务路由到 Kubernetes 集群外部的资源非常有用。

每种类型都有其特定的用途和适用场景。例如，ClusterIP 适用于在集群内部通信的服务，NodePort 和 LoadBalancer 适用于需要从集群外部访问的服务，而 ExternalName 适用于将服务指向集群外部的 DNS 名称。

11.1、体验一下ClusterIP—>只能在内网(集群内部)访问，外网看不了

[root@master service]# vim scnginx-2.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: scnginx-deployment-2labels:app: scnginx-2
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: scnginx-2template:metadata:labels:app: scnginx-2spec:containers:- name: nginximage: nginx:latestimagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
[root@master service]# 

[root@master service]# vim service-2.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: scnginx-service-2
spec:type: ClusterIPselector:app: scnginx-2ports:- name: name-of-service-port-2protocol: TCPport: 80targetPort: 80#nodePort: 30009
[root@master service]# 

[root@master service]# kubectl apply -f scnginx-2.yaml 
deployment.apps/scnginx-deployment-2 created
[root@master service]# kubectl apply -f service-2.yaml 
service/scnginx-service-2 created
[root@master service]# kubectl get pod
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
scnginx-deployment-2-ff76d989-g8vh2   1/1     Running   0          21s
scnginx-deployment-2-ff76d989-th77v   1/1     Running   0          21s
scnginx-deployment-2-ff76d989-wcd84   1/1     Running   0          21s'查看服务类型'
[root@master service]# kubectl get svc
NAME                TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes          ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP        12d
mydb                ClusterIP   10.111.97.213   <none>        80/TCP         7d23h
myservice           ClusterIP   10.110.72.101   <none>        80/TCP         7d23h
scnginx-service     NodePort    10.99.11.122    <none>        80:30009/TCP   41h
scnginx-service-2   ClusterIP   10.98.192.152   <none>        80/TCP         15s
[root@master service]# 

[root@master service]# curl 10.98.192.152
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p><p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p><p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
[root@master service]# 

11.2、nodepod的指定端口范围

12、使用 Redis 部署 PHP 留言板应用

1. 编写yaml文件

   [root@master redis]# vim redis-leader.yaml
   [root@master redis]# cat redis-leader.yaml 
   apiVersion: apps/v1
   kind: Deployment
   metadata:name: redis-leaderlabels:app: redisrole: leadertier: backend
   spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: redistemplate:metadata:labels:app: redisrole: leadertier: backendspec:containers:- name: leaderimage: "docker.io/redis:6.0.5"imagePullPolicy: IfNotPresentresources:requests:cpu: 100mmemory: 100Miports:- containerPort: 6379
   [root@master redis]# 

2. 创建

   [root@master redis]# kubectl apply -f redis-leader.yaml 
   deployment.apps/redis-leader created
   [root@master redis]# kubectl get pod
   NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE
   redis-leader-fb76b4755-vtn47   1/1     Running   0          65s
   [root@master redis]# kubectl get -f redis-leader.yaml -o wide
   NAME           READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE   CONTAINERS   IMAGES                  SELECTOR
   redis-leader   1/1     1            1           67s   leader       docker.io/redis:6.0.5   app=redis
   [root@master redis]# 
   

3. 创建服务，发布redis

   [root@master redis]# vim fedis-leader-service.yaml
   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:name: redis-leaderlabels:app: redisrole: leadertier: backend
   spec:ports:- port: 6379targetPort: 6379selector:app: redisrole: leadertier: backend
   [root@master redis]# 
   

后续实验完成不了，没有国外镜像…

实验地址： https://kubernetes.io/zh-cn/docs/tutorials/stateless-application/guestbook/

13、练习

13.1、编写一个yaml文件mysql.yaml，启动一个MySQL的pod，1个副本，然后创建一个服务service-MySQL，发布MySQL 标准的方式，启动pod

[root@master mysql]# vim mysql-pod-svc.yaml
[root@master mysql]# cat mysql-pod-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:name: mysqllabels:app.sc.io/name: scmysql
spec:containers:- name: mysqlimage: mysql:5.7.39imagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 3306name: mysql-svcenv:- name: MYSQL_ROOT_PASSWORDvalue: "sc123456"
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mysql-service
spec:type: NodePortselector:app.sc.io/name: scmysqlports:- name: name-of-service-portprotocol: TCPport: 3306targetPort: mysql-svcnodePort: 30008
[root@master mysql]# 

[root@master mysql]# kubectl apply -f mysql-pod-svc.yaml 
pod/mysql created
service/mysql-service created
[root@master mysql]# kubectl get svc
NAME            TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes      ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          12d
mydb            ClusterIP   10.111.97.213    <none>        80/TCP           8d
myservice       ClusterIP   10.110.72.101    <none>        80/TCP           8d
mysql-service   NodePort    10.108.120.107   <none>        3306:30008/TCP   10s
redis-leader    ClusterIP   10.98.178.58     <none>        6379/TCP         19m
[root@master mysql]# kubectl get pod -o wide
NAME                           READY   STATUS    RESTARTS   AGE     IP              NODE     NOMINATED NODE   READINESS GATES
mysql                          1/1     Running   0          4m35s   10.244.247.52   node-2   <none>           <none>
[root@master mysql]# 

[root@master mysql]# kubectl get ep
NAME            ENDPOINTS              AGE
kubernetes      192.168.182.133:6443   12d
mysql-service   10.244.247.52:3306     4m1s
redis-leader    10.244.247.48:6379     23m
[root@master mysql]# 

去访问mysql

13.2、编写一个yaml文件nginx.yaml，使用deployment控制器，启动一个nginx的pod，3个副本，然后创建一个服务service-nginx，发布nginx集群 使用deployment控制器启动pod service的类型推荐使用nodeport

[root@master nginx]# vim nginx-pod-svc.yaml 
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: scnginx-deploymentlabels:app: scnginx
spec:replicas: 3selector:matchLabels:app: scnginxtemplate:metadata:labels:app: scnginxspec:containers:- name: nginximage: nginximagePullPolicy: IfNotPresentports:- containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: scnginx-service
spec:type: NodePortselector:app: scnginxports:- name: name-of-service-portprotocol: TCPport: 80targetPort: 80nodePort: 30009
[root@master nginx]# 

[root@master nginx]# kubectl apply -f nginx-pod-svc.yaml 
deployment.apps/scnginx-deployment created
service/scnginx-service created
[root@master nginx]# kubectl get -f nginx-pod-svc.yaml 
NAME                                 READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
deployment.apps/scnginx-deployment   3/3     3            3           8sNAME                      TYPE       CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
service/scnginx-service   NodePort   10.103.157.7   <none>        80:30009/TCP   8s
[root@master nginx]# kubectl get svc
NAME              TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)          AGE
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP          12d
mydb              ClusterIP   10.111.97.213    <none>        80/TCP           8d
myservice         ClusterIP   10.110.72.101    <none>        80/TCP           8d
mysql-service     NodePort    10.108.120.107   <none>        3306:30008/TCP   24m
redis-leader      ClusterIP   10.98.178.58     <none>        6379/TCP         44m
scnginx-service   NodePort    10.103.157.7     <none>        80:30009/TCP     14s
[root@master nginx]# kubectl get pod|grep nginx
scnginx-deployment-b975997c7-5jpbc   1/1     Running   0          26s
scnginx-deployment-b975997c7-8zjnj   1/1     Running   0          26s
scnginx-deployment-b975997c7-xbnnr   1/1     Running   0          26s
[root@master nginx]# 

这篇关于kubernetes-服务-ipvs-调度算法的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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