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循序渐进kubenetes Service(Cluster ip、Nodeport、Loadbalancer)

news 2025/7/3 6:39:03

文章目录

  • 部署一个web服务
  • Kubernetes Port Forward
  • Kubernetes Services
    • ClusterIP Service
    • NodePort Service
    • LoadBalancer Service

部署一个web服务

准备 Kubernetes 集群后，创建一个名为 web 的新 namespace，然后在该 namespace 中部署一个简单的 web 应用。

cat <<EOF | kubectl apply -n web -f -
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: webserver
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: webservertemplate:metadata:labels:app: webserverspec:containers:- name: nginximage: nginx:latestports:- containerPort: 80volumeMounts:- name: web-contentmountPath: /usr/share/nginx/htmlvolumes:- name: web-contentconfigMap:name: webserver-config
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:name: webserver-config
data:index.html: |<html><head><title>Hello World</title></head><body><h1>Hello, world!</h1></body></html>
EOF

通过执行 kubectl get po -n web 检查 web 服务器是否部署成功。该命令列出 web namespace 中的部署，输出结果应类似于提供的示例。

❯ kubectl get po -n web
NAME                         READY   STATUS    RESTARTS   AGE
webserver-7823kj2ka-32k23     1/1     Running   0          22s

Kubernetes 完成 Web 服务的部署流程：Deployment 创建副本（Replica），再生成 Pod，最终通过 Pod 提供 ConfigMap 定义的“Hello, World”页面内容。
在这里插入图片描述

Kubernetes Port Forward

使用 kubectl port-forward 命令，可以快速验证已部署的 Web 服务是否正常提供内容。

❯ kubectl port-forward pod/<POD_NAME> 8080:80 -n web                                                          
Forwarding from 127.0.0.1:8080 -> 80
Forwarding from [::1]:8080 -> 80

将 <POD_NAME> 替换为实际的 Pod 名称后，您可以通过 kubectl port-forward 命令在本地访问 Web 服务器，可以使用 curl 或网页浏览器等工具进行访问。

curl 127.0.0.1:8080
<html>
<head><title>Hello World</title></head>
<body>
<h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>

虽然 port-forward 提供了对 Web 服务器的即时访问，但它并不是一个永久性的解决方案。当您终止该命令时，端口转发会停止，而且这种方法仅在本地环境中有效，其他人无法通过此方法访问 Web 服务器。

Kubernetes Services

在 Kubernetes 中，Service 用于提供稳定的网络连接，定义如何访问一组逻辑上的 Pod。它通过分配一致的 IP 地址和可选的 DNS 名称，确保即使 Pod 更新或扩展后仍然可以被访问。

  • 检查服务：运行 kubectl get svc 查看当前服务列表。
  • 多种服务类型：Kubernetes 提供不同类型的服务以满足多样化需求，后续将详细说明每种类型的用途及适用场景。

ClusterIP Service

ClusterIP 类型的 Service 允许内部网络与 Pod 之间的通信。如果您想设置一个能让外部访问您的应用的服务，这并不是合适的选择。
在这里插入图片描述
执行 YAML 配置文件以创建一个 ClusterIP 类型的服务。

cat <<EOF | kubectl apply -n web -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: webserver-servicenamespace: web
spec:type: ClusterIPselector:app: webserverports:- port: 80targetPort: 80
EOF

设置完成后，我们验证 ClusterIP 类型服务是否正常，方法是在集群内启动一个临时容器，并使用它来尝试连接 Web 服务器。

kubectl run curlpod --image=radial/busyboxplus:curl -i --tty --rm --namespace web

驗證內部對我們 Web 服務器的訪問

[ root@curlpod:/ ]$ wget -O- http://webserver-service:80
Connecting to webserver-service:80 (10.97.170.117:80)
<html>
<head><title>Hello World</title></head>
<body>
<h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>
-                    100% |*******************************|    93   0:00:00 ETA

测试成功，但要记住 ClusterIP 的局限性：它仅提供内部网络的访问。使用这种设置，无法实现对服务的外部访问。

NodePort Service

NodePort 服务为集群和 Web 应用程序提供了一个外部访问的网关。它通过在 Kubernetes 集群的节点级别上暴露一个特定端口来运行。到达该节点端口的流量会被转发到相应的服务，而服务会进一步将流量路由到你的 Web 应用程序。
以下是一张图表，展示了 NodePort 服务在 Kubernetes 集群中的工作原理。
在这里插入图片描述

首先，使用以下命令删除现有的服务：

kubectl delete svc webserver-service -n web

接下来，将创建一个 NodePort 类型的服务。将以下内容复制粘贴到终端中执行。

cat <<EOF | kubectl apply -n web -f -
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: webserver-nodeportnamespace: web
spec:type: NodePortselector:app: webserverports:- port: 80targetPort: 80nodePort: 30007
EOF

通过运行命令，可以验证 NodePort 服务的正确配置，特别是检查分配的节点端口是否符合预期。

kubectl get service webserver-nodeport -n web -o=jsonpath='{.spec.ports[0].nodePort}'

要测试对我们 Web 服务器的外部访问，我们需要获取节点的 IP 地址。可以使用以下命令获取：

kubectl get nodes -o wide
NAME                 TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
webserver-nodeport   NodePort   10.99.77.25   172.19.6.5    80:30007/TCP   56m

external ip返回為空，Kubernetes 集群是纯内部网络环境，未设置外部访问,也就是默认未启用externalIPs,现在给它patch上

kubectl patch svc webserver-nodeport -n web -p '{"spec":{"externalIPs":["172.19.6.5"]}}'
service/webserver-nodeport patched

kubectl get svc -n web
NAME                 TYPE       CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
webserver-nodeport   NodePort   10.99.77.25   172.19.6.5    80:30007/TCP   58m

结合节点 IP 和 NodePort，验证 NodePort 服务的外部访问是否正常。

 curl http://172.19.6.5:30007
<html>
<head><title>Hello World</title></head>
<body>
<h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>
kubeuser@k8smaster:~/yaml$ curl http://172.19.6.5:30007
<html>
<head><title>Hello World</title></head>
<body>
<h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>

看到“Hello, World”。代表连接成功，如果无法连接，请检查网络的防火墙规则，确保端口 30007 的入站流量被允许。
注意：

由于我的环境使用的是cilium cni插件，默认enable-node-port: “false”,需要使用如下命令设置enable-node-port: “true”
kubectl edit configmap cilium-config -n kube-system

NodePort 提供了快速的外部访问，但通常不会在生产环境中使用，因为它暴露的范围较广且缺乏负载均衡功能。它会在所有集群节点上暴露相同的端口，这可能导致流量集中于某个节点，从而造成潜在的瓶颈。因此，NodePort 更适合用于开发和测试场景，优先解决快速便捷的外部访问需求。

LoadBalancer Service

ClusterIP 仅支持内部通信的局限性，以及 NodePort 在生产环境中存在缺点缺点（如缺乏流量均衡）
而LoadBalancer 服务利用云提供商的负载均衡器为 Kubernetes 提供高效的外部流量管理。它结合了云基础设施的能力，适合需要稳定、高效流量分发的生产环境，弥补了 ClusterIP 和 NodePort 的不足之处。
在这里插入图片描述
LoadBalancer 服务 通过分配公网 IP 或 DNS 名称，简化了从外部访问服务的过程。它将流量路由到服务的端口，并最终分发到目标 Pod，是生产环境中常用的解决方案。配置步骤包括先移除 NodePort 服务，然后定义新的 LoadBalancer 服务配置文件并应用。

kubectl delete svc webserver-nodeport --namespace=web

创建loadbalancer

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: webserver-loadbalancernamespace: web
spec:type: LoadBalancerselector:app: webserverports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 80
EOF

创建 LoadBalancer 服务时，Kubernetes 会与云提供商交互，自动配置外部负载均衡器。在负载均衡器完成部署之前，您可能会看到 EXTERNAL-IP 的状态为“pending”，需等待一段时间以完成整个流程。

 kubectl get svc -n web
NAME                     TYPE           CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
webserver-loadbalancer   LoadBalancer   10.99.54.59   <pending>     80:32391/TCP   7s

当负载均衡器启动后，其 IP 地址（在 kubectl get svc 输出中的 EXTERNAL-IP 列下显示）将允许您从外部访问您的 Web 服务器。尝试使用以下命令进行访问：

curl http://32.151.191.41:80   <html>
<head><title>Hello World</title></head>
<body>
<h1>Hello, world!</h1>
</body>
</html>

删除 LoadBalancer 服务会连同云提供商创建的负载均衡器一并移除。尽管 LoadBalancer 提供了外部访问能力，但生产环境中更推荐使用 Ingress，因其更灵活且适合复杂流量管理需求。
删除loadbalancer

kubectl delete svc webserver-loadbalancer -n web

#总结
Kubernetes 服务的三种常用类型：ClusterIP、NodePort 和 LoadBalancer。ClusterIP 用于内部通信，NodePort 提供外部访问但有局限性，而 LoadBalancer 则与云服务结合，提供更高效的流量管理。每种类型都有其特定的使用场景和限制，理解这些有助于为更复杂的网络解

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