Service

Session のその他機能

Session Affinity

Kubernetes Service では、Session Affinity という機能を有効化できる(デフォルトでは OFF)。この機能は、クラスター外部からのリクエストが各 Pod に送られるとき、同じリクエスト元に対してはその後のトラフィックもずっと同じ Pod に対して送られるようにするもの。

下の例は、ClusterIP Service で Session Affinity を有効化する設定である。 sessionAffinityConfig.clientIP.timeoutSeconds で何秒セッションを保持するかを指定できる。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: my-service
spec:
    type: ClusterIP
    selector:
        app.kubernetes.io/name: MyApp
    ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376
    sessionAffinity: ClientIP
    sessionAffinityConfig:
        clientIP:
            timeoutSeconds: 10

注意点として、他の種類の Service(NodePort, LoadBalancer) でも利用可能であるが、あまり有用ではない。例えば、NodePort Service では、どの NodePort にリクエストを転送するかによって、同じクライアント IP アドレスでも同じ Pod に転送されるとは限らない(クライアント →Node が固定でも、結局 Node → Pod ではランダムに振り分けられるため)。

ノード間通信の排除と送信元 IP アドレスの保持

NodePort/LoadBalancer Service では、Node に到達したリクエストはさらに Node を跨いだ Pod にロードバランシングされる。不必要な二段階ロードバランシングが行われることになり、大きなレイテンシとなる場合がある。
一方で DaemonSet では、1 Node = 1 Pod で配置されるため、他 Node の Pod に転送したくないことがある。その場合には、以下のようにして実現できる。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: my-service
spec:
    type: NodePort
    selector:
        app.kubernetes.io/name: MyApp
    ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376
    externalTrafficPolicy: Local

これにより、外部からのリクエストがある Node に到達すると、その Node の Pod のみに転送される。同一 Node 上に複数 Pod が存在する場合には、それらに均等に配分される。また、NodePort Service において、リクエストを受けた Node 上に Pod が存在しない場合には、転送は行われず、リクエストが処理されないということになるため、これは避けた方が良いだろう。

spec.externalTrafficPolicy のデフォルト値は Cluster で、その場合は他 Node へのロードバランシングが有効となっている。 また、本機能は ClusterIP Service では利用不可である。

ヘルスチェック用 NodePort

LoadBalancer Service の場合、その Node 上に Pod が存在するかどうかを確認する用の NodePort があり、この機構により Pod が存在しない Node にはリクエストが転送されないようになっている。
このヘルスチェック用 NodePort を明示的に指定するには、以下のようにする。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: my-service
spec:
    type: LoadBalancer
    selector:
        app.kubernetes.io/name: MyApp
    ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376
    externalTrafficPolicy: Local
    healthCheckNodePort: 30088

トボロジを意識した Service 転送

基本的(デフォルト)には、Service によるリクエストの転送先 Pod はリージョンやアベイラビリティゾーンを考慮しない。それによるパフォーマンスの低下を避けるために、以下のようにするとよい。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: my-service
spec:
    type: ClusterIP
    selector:
        app.kubernetes.io/name: MyApp
    ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376
    topologyKeys:
        - kubernetes.io/hostname #優先度1: 同一 Node
        - "*" #優先度2: 全ての Pod が対象

spec.topologyKeys にはどのトポロジの範囲に転送を試みるかを優先度順に指定する。上記例では、まず転送元 Pod と同一 Node にある Pod への転送を試み、それでも見つからなかった場合は、別の Node にある Pod への転送を試みる。

spec.topologyKeys に設定可能なラベル

ラベル	範囲
kubernetes.io/hostname	同一 Node
kubernetes.io/zone	同一 ゾーン
kubernetes.io/region	同一 リージョン
*	いずれかの Node

※ 「*」を指定する場合は、優先度を一番低くすること

その他の Service

Headless Service

対象となる個々の Pod の IP アドレスが直接返ってくる Service。
ロードバランシングするための IP アドレスは提供されず、DNS Round Robin を使ったエンドポイントを提供。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: my-service
spec:
    type: ClusterIP
    clusterIP: None
    selector:
        app.kubernetes.io/name: MyApp
    ports:
        - protocol: TCP
          port: 80
          targetPort: 9376

Pod 名による名前解決

以下の条件を満たすとき、Pod 名からその IP アドレスを取得することができる。
[Pod 名].[Service 名].[Namespace 名].svc.cluster.local

条件:

• StatefulSet が Headless Service を利用している
• Service の metadata.name が StatefulSet の spec.serviceName と同じ

StatefulSet 以外の Pod 名の名前解決

以下の設定を行うことで、StatefulSet 以外の Pod に対しても名前解決が可能となる。

• Pod の spec.hostname の設定
• Headless Service の metadata.name と同じ spec.subdomain の設定

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: default-subdomain
spec:
    selector:
        name: busybox
    clusterIP: None
    ports:
        - name: foo
          port: 1234
          targetPort: 1234
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
    name: busybox1
    labels:
        name: busybox
spec:
    hostname: busybox-1
    subdomain: default-subdomain
    containers:
        - image: busybox:1.28
          command:
              - sleep
              - "3600"
          name: busybox

ExternalName Service

Service 名の名前解決に対して外部のドメイン宛の CNAME(エイリアス的な) を返す。
サービスのホスト名に別名を当てる目的などで使用される。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: sample-externalname
spec:
    type: ExternalName
    externalName: thisis.externalname.com

Non-Selector Service

Kubernetes 内に自由な宛先でロードバランシング機能を作成できる。
例えば、リクエストをクラスタ外部のアプリケーションサーバに分散したり、環境によってクラスタ内部/外部を切り替えたりするのに有用。
基本的には、type=ClusterIP とし、externalName および Selector を指定しないことで、Non-Selector Service を作成できる。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: sample-externalname
spec:
    type: ClusterIP
    ports:
        name: hoge
        protocol: TCP
        port: 80
        targetPort: 80