k8s集群IP详解

小蓝 • 2024-11-11 13:44 • 编程

一、什么是k8sclusterip

k8s ClusterIP是一种可通过服务对象访问的虚拟IP地址，用于将入口流量转发到k8s集群中运行的服务。它是k8s中最常见的服务类型之一，能够桥接服务和pod之间的通信，也可作为入口流量的负载均衡器。

k8s ClusterIP是在“服务”的级别上分配的，它独立于内部pod IP和外部集群IP。 ClusterIP可通过轻松修改服务，同时保持稳定的DNS名称，从而简化许多外部依赖项，例如应用程序的变更通知和日志记录。

ClusterIP默认情况下有端口号，可以使用kubectl expose xxx的方式暴露端口或者手动修改yml进行配置

二、ClusterIP的优势

1、简化集群内部的服务发现，ClusterIP可通过外部流量负载均衡器调用，在保留内部IP地址的同时将集群IP与服务名称重命名。这样可以轻松对服务名称进行管理，而无需担心重命名时会影响基础设施。

2、k8s集群IP可以实现负载均衡，它将请求路由转发给为Web重复部署的所有副本。这极大地增加了Web服务的可用性，因为即使其中一些副本崩溃，请求也仍然可以向其他副本转发。

3、通过将提供的正确标签添加到Deployment或Pod模板中，k8s ClusterIP可以实现对服务的动态标记或发现。这意味着，在需要调整标记或其他信息时，可以在无中断的情况下修改pod的元数据标签，从而可以轻松地更改关联的集群IP。

三、ClusterIP的使用场景

k8s ClusterIP地址通常用于具有后端应用程序的服务，例如负责从后端数据存储中检索数据的Web应用程序。对于此类基于k8s容器的应用程序，我们可以使用k8s ClusterIP向外部提供请求路由，从而提供对后端应用程序的密切控制。

以下是一个使用ClusterIP的例子：


apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: myservice
spec:
  selector:
    app: app1
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 8080
      targetPort: 80

四、ClusterIP的实现原理

在k8s中，每个service都会分配一个ClusterIP，这个ClusterIP只会在集群范围内被绑定的服务所识别。

当一个服务如上述所示被创建时，k8s控制平面会将其被暴露出来的部分状态存储到etcd数据库中，这个服务的IP地址是由k8s控制平面分配的，并且该IP地址是虚拟的。

由于该虚拟IP是由k8s分配的，所以不会与其他pod或节点冲突。在每个节点上，kube-proxy组件都会监听这些虚拟IP，并将它们绑定到节点的网络堆栈中，以便在服务中进行流量路由。

五、ClusterIP的实例

下面我们来看一个实例，如何使用K8s ClusterIP来部署一个后端Web应用。

1、配置后端应用的deployment


apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: backend-webapp
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: backend-webapp
  template:
    metadata:
      labels:
        app: backend-webapp
    spec:
      containers:
      - name: webapp-container
        image: myregistry/webapp:v1
        ports:
        - containerPort: 3000

2、定义服务对象，并使用ClusterIP暴露后端应用程序


apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: backend
spec:
  selector:
    app: backend-webapp
  ports:
  - name: http
    protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 3000

在上述部署中，我们使用ClusterIP为后端应用程序创建了一个虚拟IP地址并将其映射到k8s集群中的每个实例。然后，我们创建了一个Service对象，用于将客户端的http请求路由到各个实例。

六、小结

本文详细阐述了k8s ClusterIP的作用、优势以及实现原理。通过对clusterIP相关知识的讲解，我们更好地理解了在k8s集群中，应用程序和服务之间的关联关系。同时，通过实例的讲解，大家更好地掌握了ClusterIP的使用。

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