k8s中service概述（一）ClusterIP

ClusterIP 是 Kubernetes 中最基础且常用的 Service 类型，主要用于在集群内部提供稳定的网络访问端点。以下是关于 ClusterIP Service 的详细说明：

---

1. ClusterIP 的核心功能

• 集群内部访问：ClusterIP 提供一个集群内部的虚拟 IP（VIP），只能在 Kubernetes 集群内部访问，外部网络无法直接访问。

• 服务发现：通过 Kubernetes 的 DNS 服务，其他 Pod 可以通过 Service 名称访问 ClusterIP。

• 负载均衡：ClusterIP 会自动将流量分发到后端的多个 Pod，实现负载均衡。

• 稳定的 IP 和端口：无论后端 Pod 如何变化，ClusterIP 的 IP 和端口保持不变，确保服务调用的稳定性。

---

2. ClusterIP 的工作原理

ClusterIP 的实现依赖于 Kubernetes 的核心组件和网络模型：

1. Service 创建：

   • 当创建一个 ClusterIP Service 时，Kubernetes 会为其分配一个虚拟 IP（ClusterIP），这个 IP 来自集群的 Service CIDR 范围（例如 10.96.0.0/12）。

   • Service 通过 selector 字段选择一组 Pod 作为后端。

2. Endpoints 创建：

   • Kubernetes 会自动创建与 Service 同名的 Endpoints 对象，其中包含所有匹配 selector 的 Pod 的 IP 和端口。

   • 如果 Pod 发生变化（例如扩容或重启），Endpoints 会自动更新。

3. kube-proxy 的作用：

   • 每个节点上的 kube-proxy 组件会监听 Service 和 Endpoints 的变化。

   • kube-proxy 通过以下方式实现流量转发：

     • iptables 模式：在节点上配置 iptables 规则，将流量从 ClusterIP 转发到后端 Pod。

     • IPVS 模式：使用更高效的 IPVS 实现流量转发。

   • 无论使用哪种模式，kube-proxy 都会确保流量被正确负载均衡到后端 Pod。

4. DNS 解析：

   • Kubernetes 的 CoreDNS 或 kube-dns 会为每个 Service 创建一条 DNS 记录。

   • 例如，Service 名称为 my-service，命名空间为 default，则其 DNS 名称为 my-service.default.svc.cluster.local。

   • 集群内的 Pod 可以通过 DNS 名称访问 Service，DNS 会解析为 ClusterIP。

---

3. ClusterIP 的配置示例

以下是一个典型的 ClusterIP Service 的 YAML 配置文件：

• selector：用于选择后端 Pod，只有匹配标签的 Pod 才会被纳入 Service 的后端。

• ports：

  • port：Service 暴露的端口，集群内的其他服务通过该端口访问 Service。

  • targetPort：后端 Pod 实际监听的端口。

  • protocol：支持的协议类型，默认为 TCP。

---

4. ClusterIP 的使用场景

ClusterIP 适用于以下场景：

1. 微服务间通信：

   • 在微服务架构中，服务之间通过 ClusterIP 进行内部通信。

   • 例如，前端服务通过 ClusterIP 访问后端 API 服务。

2. 数据库访问：

   • 数据库服务（如 MySQL、PostgreSQL）通常只在集群内部暴露，使用 ClusterIP 可以确保外部无法直接访问。

3. 内部工具和服务：

   • 例如监控系统（Prometheus）、日志系统（Elasticsearch）等，通常只在集群内部使用。

4. 服务发现和负载均衡：

   • ClusterIP 提供稳定的访问端点，并自动实现负载均衡，适合需要高可用的服务。

---

5. ClusterIP 的优缺点

优点：

• 简单易用，是 Kubernetes 默认的 Service 类型。

• 提供稳定的 IP 和 DNS 名称，适合服务发现。

• 自动负载均衡，支持后端 Pod 的动态变化。

缺点：

• 只能在集群内部访问，无法直接从外部访问。

• 对于需要对外暴露的服务，需要结合 NodePort 或 LoadBalancer 使用。

---

6. ClusterIP 的调试和排查

1. 查看 Service 信息：

   kubectl get svc <service-name>

   输出示例：

   NAME         TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
   my-service   ClusterIP   10.96.123.45    <none>        80/TCP    5m

2. 查看 Endpoints：

   kubectl get endpoints <service-name>

   输出示例：

   NAME         ENDPOINTS                         AGE
   my-service   10.244.1.2:9376,10.244.2.3:9376   5m

3. 检查 DNS 解析：
   在集群内的 Pod 中使用 nslookup 或 dig 检查 Service 的 DNS 解析：

   nslookup my-service.default.svc.cluster.local

4. 检查 kube-proxy 和 iptables/IPVS 规则：

   • 登录到节点，检查 iptables 或 IPVS 规则是否正常配置。