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Kubernetes集群網(wǎng)絡(luò)：k8s對外暴露服務(wù)的方式

一、Master集群網(wǎng)絡(luò)

master集群的網(wǎng)絡(luò)比較簡單，和通常的負(fù)載均衡集群一樣。多個(gè)節(jié)點(diǎn)的apiserver的ip與端口(6443)使用負(fù)載均衡的ip與端口。在master/node節(jié)點(diǎn)join時(shí)均使用此負(fù)載均衡的ip與端口，這樣就是master節(jié)點(diǎn)的集群網(wǎng)絡(luò)。

創(chuàng)新互聯(lián)建站堅(jiān)持“要么做到，要么別承諾”的工作理念，服務(wù)領(lǐng)域包括：成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站建設(shè)、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣等服務(wù)，滿足客戶于互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的平頂山網(wǎng)站設(shè)計(jì)、移動(dòng)媒體設(shè)計(jì)的需求，幫助企業(yè)找到有效的互聯(lián)網(wǎng)解決方案。努力成為您成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)合作伙伴！

  • master 節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)：如果有多個(gè) master 節(jié)點(diǎn)，它們之間需要通過 etcd 這個(gè)分布式鍵值存儲(chǔ)來保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。etcd 通常使用 Raft 協(xié)議來實(shí)現(xiàn)高可用和容錯(cuò)性，它需要每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都能夠互相通信，因此需要配置一個(gè)可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。
  • master 節(jié)點(diǎn)和 node 節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)：master 節(jié)點(diǎn)和 node 節(jié)點(diǎn)之間需要通過 kube-apiserver 這個(gè)組件來進(jìn)行通信。kube-apiserver 是 master 節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的組件，它提供了 RESTful 的 API 接口，供外部客戶端和內(nèi)部組件訪問 k8s 集群的資源和狀態(tài)。node 節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行著 kubelet 和 kube-proxy 這兩個(gè)組件，它們需要定期向 kube-apiserver 匯報(bào)節(jié)點(diǎn)和 Pod 的信息，或者接收 kube-apiserver 的指令。因此，需要配置一個(gè)安全和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。
  • master 節(jié)點(diǎn)和外部客戶端之間的網(wǎng)絡(luò)：外部客戶端可以通過 kubectl 命令行工具或者其他方式來訪問 master 節(jié)點(diǎn)上的 kube-apiserver，從而對 k8s 集群進(jìn)行管理和操作。為了保證安全性和可訪問性，需要配置一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)地址和端口，并且使用 TLS/SSL 加密通信。

二、Node集群網(wǎng)絡(luò)

K8s集群對外暴露服務(wù)的方式主要有以下幾種：

  • NodePort：將服務(wù)暴露到集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的固定端口，客戶端可以通過節(jié)點(diǎn)的 IP 地址和端口訪問服務(wù)。
  • LoadBalancer：使用云平臺(tái)的負(fù)載均衡器將服務(wù)暴露到公網(wǎng)，客戶端可以通過公網(wǎng) IP 地址和端口訪問服務(wù)。
  • Ingress：使用 Ingress 控制器將服務(wù)暴露到公網(wǎng)，并提供統(tǒng)一的域名訪問。

1、NodePort

NodePort 是 Kubernetes 提供的一種最簡單的服務(wù)暴露方式。當(dāng) Service 的類型為 NodePort 時(shí)，Kubernetes 會(huì)為該 Service 分配一個(gè)固定的端口，該端口會(huì)映射到集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的相同端口?？蛻舳丝梢酝ㄟ^集群中任何節(jié)點(diǎn)的 IP 地址和端口訪問服務(wù)。

NodePort 的配置非常簡單，只需要在 Service 的 spec 中設(shè)置 type 為 NodePort，并指定端口號(hào)即可。例如，以下 YAML 定義了一個(gè) NodePort 服務(wù)：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
      nodePort: 30000

該服務(wù)將暴露到集群中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的 30000 端口?？蛻舳丝梢酝ㄟ^集群中任何節(jié)點(diǎn)的 IP 地址和 30000 端口訪問該服務(wù)。

NodePort 的優(yōu)點(diǎn)是簡單易用，可以快速將服務(wù)暴露到集群外部。但是，NodePort 也有一定的缺點(diǎn)。
Kubernetes NodePort 類型的服務(wù)將在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上暴露一個(gè)端口，并分配一個(gè) cluster IP 地址。外部客戶端可以通過 : 來訪問該服務(wù)。NodePort 類型的服務(wù)適用于需要在集群外部訪問的服務(wù)，例如 Web 服務(wù)。

NodePort 類型的服務(wù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

  • 配置簡單，只需要指定 type: NodePort 即可。
  • 部署快速，不需要額外的組件。
  • 可用于任何類型的服務(wù)，包括 HTTP、TCP 和 UDP。

NodePort 類型的服務(wù)也有以下缺點(diǎn)：

  • 端口范圍有限，只能使用 30000-32767 之間的端口。
  • 每個(gè)端口只能提供一種服務(wù)，無法同時(shí)提供多個(gè)服務(wù)。
  • 需要手動(dòng)打開防火墻來允許外部流量進(jìn)入集群。

2、LoadBalancer

LoadBalancer 是 Kubernetes 提供的一種更高級(jí)的服務(wù)暴露方式。當(dāng) Service 的類型為 LoadBalancer 時(shí)，Kubernetes 會(huì)在云平臺(tái)上創(chuàng)建一個(gè)負(fù)載均衡器（一般付費(fèi)購買相應(yīng)的負(fù)載均衡產(chǎn)品），并將該負(fù)載均衡器綁定到 Service 上。客戶端可以通過負(fù)載均衡器的公網(wǎng) IP 地址和端口訪問服務(wù)。

LoadBalancer 類型的服務(wù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

  • 具有高可用性，可以保證服務(wù)始終可用。
  • 可以為多個(gè)服務(wù)提供負(fù)載均衡，提高服務(wù)的性能。
  • 可以使用任意端口來暴露服務(wù)。
  • 可以為服務(wù)提供 SSL/TLS 保護(hù)。

LoadBalancer 類型的服務(wù)也有以下缺點(diǎn)：

  • 配置復(fù)雜，需要指定負(fù)載均衡器的類型和配置。
  • 部署需要額外的時(shí)間和資源。
  • 可能需要額外付費(fèi)，具體取決于負(fù)載均衡器的類型。

3、Ingress

Ingress 是 Kubernetes 提供的一種更靈活的服務(wù)暴露方式。Ingress 控制器可以將多個(gè) Service 統(tǒng)一到一個(gè)域名下，并提供路由規(guī)則，使得客戶端可以通過統(tǒng)一的域名訪問不同的Service。

具體選擇哪種方式需要根據(jù)實(shí)際需求來決定。如果需要快速部署服務(wù)，NodePort 是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。如果需要將服務(wù)暴露到公網(wǎng)，LoadBalancer 或 Ingress 是更好的選擇。

它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

  • 靈活性和強(qiáng)大功能：Ingress 可以根據(jù)請求的路徑、主機(jī)名、HTTP 方法等來路由流量到不同的 Service。Ingress 還可以提供負(fù)載均衡、SSL/TLS 保護(hù)、緩存等功能。
  • 易用性：ngress 的配置簡單，可以使用 YAML 文件來定義 Ingress 規(guī)則。
  • 可擴(kuò)展性：Ingress 可以使用多個(gè) Ingress Controller 來實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和高可用性。

Ingress 的缺點(diǎn)：

  • 性能開銷：Ingress Controller 需要在集群中運(yùn)行，會(huì)消耗一定的資源。
  • 復(fù)雜性：Ingress 的配置可能比較復(fù)雜，需要一定的學(xué)習(xí)成本。

三、相關(guān)問題

1、已經(jīng)有了Service為什么還需要ingress?

Kubernetes Service 和 Ingress 都是用來將 Kubernetes 服務(wù)暴露給外部世界的資源對象。它們之間主要的區(qū)別如下：

  • Service是Kubernetes 的核心概念，用于將 Pod 集合抽象成一個(gè)邏輯單元，并提供一個(gè)統(tǒng)一的訪問入口。Service 有四種類型：ClusterIP、NodePort、LoadBalancer 和 ExternalName。其中，ClusterIP 類型的 Service 只在集群內(nèi)部可用，NodePort 類型的 Service 在集群內(nèi)部和集群外部都可用，LoadBalancer 類型的 Service 在集群外部可用，ExternalName 類型的 Service 指向一個(gè)外部主機(jī)或域名。
  • Ingress 是 Kubernetes 的擴(kuò)展資源對象，用于為 Service 提供更靈活和強(qiáng)大的路由功能。Ingress 可以根據(jù)請求的路徑、主機(jī)名、HTTP 方法等來路由流量到不同的 Service。Ingress 還可以提供負(fù)載均衡、SSL/TLS 保護(hù)、緩存等功能。

因此，Service 和 Ingress 可以結(jié)合起來使用，以實(shí)現(xiàn)更靈活和強(qiáng)大的服務(wù)路由功能。例如，可以使用 Service 將 Pod 集合抽象成一個(gè)邏輯單元，然后使用 Ingress 為該 Service 提供路由和負(fù)載均衡功能。

2、是否可以使用nginx代替ingress?

Ingress 和外部 Nginx 之間的主要區(qū)別如下：

  • 部署位置：Ingress 是 Kubernetes 中的資源對象，需要在 Kubernetes 集群中部署。外部 Nginx 可以部署在 Kubernetes 集群外部，也可以部署在 Kubernetes 集群內(nèi)部。
  • 管理方式：Ingress 由 Kubernetes 控制器管理，可以使用 Kubernetes API 來管理 Ingress。外部 Nginx 需要通過外部工具或命令來管理。
  • 功能：Ingress 提供了更豐富的功能，例如負(fù)載均衡、SSL/TLS 保護(hù)、緩存等。外部 Nginx 可以通過插件來擴(kuò)展功能，但可能不如 Ingress 的功能豐富。

Ingress 是 Kubernetes 中更完整的解決方案，它提供了更豐富的功能和更靈活的配置方式。如果您需要使用 Kubernetes 集群中的所有功能，那么使用 Ingress 是更好的選擇。

以下是一些使用外部 Nginx 代替 Ingress 的場景：

  • 您已經(jīng)有現(xiàn)有的 Nginx 服務(wù)器，并且不想部署 Ingress。
  • 您需要使用外部 Nginx 的特定功能，例如特定的插件或配置。
  • 您需要將 Kubernetes 服務(wù)暴露到外部網(wǎng)絡(luò)，但不需要使用 Ingress 的所有功能。

3、NodePort vs Ingress

  • NodePort是一種簡單易用的外部訪問方式，它在所有節(jié)點(diǎn)上開放一個(gè)端口，轉(zhuǎn)發(fā)流量到服務(wù)。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的IP地址或負(fù)載均衡器，但它的缺點(diǎn)是端口范圍有限（30000-32767），不安全（容易被攻擊），不支持七層協(xié)議（無法根據(jù)域名或路徑路由），并且性能受限于節(jié)點(diǎn)數(shù) 。
  • Ingress是一種強(qiáng)大靈活的外部訪問方式，它在多個(gè)服務(wù)前端，根據(jù)路徑或域名路由流量到服務(wù)。它的優(yōu)點(diǎn)是可以暴露多個(gè)服務(wù)，支持HTTP/HTTPS協(xié)議，提供高性能和高可用性，并且可以集成各種插件和功能（如SSL/TLS終止、認(rèn)證、重寫、限流等）。但它的缺點(diǎn)是復(fù)雜難懂，需要額外的控制器和插件，以及云環(huán)境或物理設(shè)備提供的負(fù)載均衡器 。

四、部署應(yīng)用的步驟

在 k8s node 集群節(jié)點(diǎn)部署的 java 應(yīng)用，要想向外提供訪問服務(wù)，需要使用 k8s 的 Service 和 Ingress 這兩個(gè)資源對象。Service 是一種抽象，它定義了一組 Pod 的邏輯訪問方式，可以實(shí)現(xiàn) Pod 之間和 Pod 與外部網(wǎng)絡(luò)之間的負(fù)載均衡和服務(wù)發(fā)現(xiàn)。Ingress 是一種規(guī)則集合，它定義了如何將外部請求路由到集群內(nèi)部的 Service 上，可以實(shí)現(xiàn)域名、路徑、SSL/TLS 等高級(jí)功能 。具體可以通過以下幾個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)：

  • 首先，需要在 node 節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建一個(gè) Deployment對象，來定義 java 應(yīng)用的 Pod 的數(shù)量、規(guī)格、鏡像等信息，并且為每個(gè) Pod 分配一個(gè) IP 地址。
  • 然后，需要在 node 節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建一個(gè) Service 對象，來定義 java 應(yīng)用的訪問方式，如端口、協(xié)議、選擇器等信息，并且為 Service 分配一個(gè)虛擬 IP 地址。
  • 接著，需要在 node 節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建一個(gè) Ingress 對象，來定義 java 應(yīng)用的外部訪問規(guī)則，如域名、路徑、證書等信息，并且為 Ingress 分配一個(gè)公網(wǎng) IP 地址或者域名。
  • 最后，需要在 node 節(jié)點(diǎn)上安裝一個(gè) Ingress Controller 組件，如 nginx-ingress、traefik 等，來根據(jù) Ingress 對象的規(guī)則，將外部請求轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的 Service 上。

網(wǎng)頁名稱：Kubernetes集群網(wǎng)絡(luò)：k8s對外暴露服務(wù)的方式
文章源于：http://www.5511xx.com/article/cooggsp.html