k8s集群IP詳解

一、什麼是k8sclusterip

k8s ClusterIP是一種可通過服務對象訪問的虛擬IP地址，用於將入口流量轉發到k8s集群中運行的服務。它是k8s中最常見的服務類型之一，能夠橋接服務和pod之間的通信，也可作為入口流量的負載均衡器。

k8s ClusterIP是在“服務”的級別上分配的，它獨立於內部pod IP和外部集群IP。 ClusterIP可通過輕鬆修改服務，同時保持穩定的DNS名稱，從而簡化許多外部依賴項，例如應用程序的變更通知和日誌記錄。

ClusterIP默認情況下有端口號，可以使用kubectl expose xxx的方式暴露端口或者手動修改yml進行配置

二、ClusterIP的優勢

1、簡化集群內部的服務發現，ClusterIP可通過外部流量負載均衡器調用，在保留內部IP地址的同時將集群IP與服務名稱重命名。這樣可以輕鬆對服務名稱進行管理，而無需擔心重命名時會影響基礎設施。

2、k8s集群IP可以實現負載均衡，它將請求路由轉發給為Web重複部署的所有副本。這極大地增加了Web服務的可用性，因為即使其中一些副本崩潰，請求也仍然可以向其他副本轉發。

3、通過將提供的正確標籤添加到Deployment或Pod模板中，k8s ClusterIP可以實現對服務的動態標記或發現。這意味着，在需要調整標記或其他信息時，可以在無中斷的情況下修改pod的元數據標籤，從而可以輕鬆地更改關聯的集群IP。

三、ClusterIP的使用場景

k8s ClusterIP地址通常用於具有後端應用程序的服務，例如負責從後端數據存儲中檢索數據的Web應用程序。對於此類基於k8s容器的應用程序，我們可以使用k8s ClusterIP向外部提供請求路由，從而提供對後端應用程序的密切控制。

以下是一個使用ClusterIP的例子：

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

四、ClusterIP的實現原理

在k8s中，每個service都會分配一個ClusterIP，這個ClusterIP只會在集群範圍內被綁定的服務所識別。

當一個服務如上述所示被創建時，k8s控制平面會將其被暴露出來的部分狀態存儲到etcd數據庫中，這個服務的IP地址是由k8s控制平面分配的，並且該IP地址是虛擬的。

由於該虛擬IP是由k8s分配的，所以不會與其他pod或節點衝突。在每個節點上，kube-proxy組件都會監聽這些虛擬IP，並將它們綁定到節點的網絡堆棧中，以便在服務中進行流量路由。

五、ClusterIP的實例

下面我們來看一個實例，如何使用K8s ClusterIP來部署一個後端Web應用。

1、配置後端應用的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、定義服務對象，並使用ClusterIP暴露後端應用程序

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，我們使用ClusterIP為後端應用程序創建了一個虛擬IP地址並將其映射到k8s集群中的每個實例。然後，我們創建了一個Service對象，用於將客戶端的http請求路由到各個實例。

六、小結

本文詳細闡述了k8s ClusterIP的作用、優勢以及實現原理。通過對clusterIP相關知識的講解，我們更好地理解了在k8s集群中，應用程序和服務之間的關聯關係。同時，通過實例的講解，大家更好地掌握了ClusterIP的使用。