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

news 来源：原创 2025/9/24 1:04:56

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