Kubernetes容器访问方式有哪些?

一、简介

当在kubernetes中使用docker镜像启动成一个容器,形成一个POD时,kubernetes的CNI组件(例如Calico、OVS)会随机动态给分配一个IP地址。通过访问这个POD IP地址加应用服务监听暴露出来的端口即可访问POD中的服务。可是POD生命周期是动态化的,IP地址重启后会改变。为屏蔽POD IP地址的动态变化和对多POD实例的负载均衡,引入了Service这个资源对象。

图片[1]-Kubernetes容器访问方式有哪些?-不念博客
Kubernetes容器访问方式

二、Service

Service的类型大致可分成4种:

  • ClusterIP: 默认方式。根据是否生成ClusterIP又可分为普通Service和Headless Service两类:
    • 普通Service:通过为Kubernetes的Service分配一个集群内部可访问的固定虚拟IP(Cluster IP),实现集群内的访问。为最常见的方式。
    • Headless Service:该服务不会分配Cluster IP,也不通过kube-proxy做反向代理和负载均衡。而是通过DNS提供稳定的网络ID来访问,DNS会将headless service的后端直接解析为podIP列表。主要供StatefulSet使用。
  • NodePort:通过将service的port映射到集群内每个节点的相同一个端口,实现通过nodeIP:nodePort从集群外访问服务。
  • LoadBalancer:和nodePort类似,不过除了使用一个Cluster IP和nodePort之外,还会向所使用的公有云申请一个负载均衡器(负载均衡器后端映射到各节点的nodePort),实现从集群外通过LB访问服务。
  • ExternalName:是 Service 的特例。此模式主要面向运行在集群外部的服务,通过它可以将外部服务映射进k8s集群,且具备k8s内服务的一些特征(如具备namespace等属性),来为集群内部提供服务。此模式要求kube-dns的版本为1.7或以上。这种模式和前三种模式(除headless service)最大的不同是重定向依赖的是dns层次,而不是通过kube-proxy。

Service中主要涉及三种Port: * port 这里的port表示service暴露在clusterIP上的端口,clusterIP:Port 是提供给集群内部访问kubernetes服务的入口。

  • targetPort containerPort,targetPort是pod上的端口,从port和nodePort上到来的数据最终经过kube-proxy流入到后端pod的targetPort上进入容器。
  • nodePort nodeIP:nodePort 是提供给从集群外部访问kubernetes服务的入口。

总的来说,port和nodePort都是service的端口,前者暴露给从集群内访问服务,后者暴露给从集群外访问服务。从这两个端口到来的数据都需要经过反向代理kube-proxy流入后端具体pod的targetPort,从而进入到pod上的容器内。

1.3 IP 使用Service服务还会涉及到几种IP:

  • ClusterIP Pod IP 地址是实际存在于某个网卡(可以是虚拟设备)上的,但clusterIP就不一样了,没有网络设备承载这个地址。它是一个虚拟地址,由kube-proxy使用iptables规则重新定向到其本地端口,再均衡到后端Pod。当kube-proxy发现一个新的service后,它会在本地节点打开一个任意端口,创建相应的iptables规则,重定向服务的clusterIP和port到这个新建的端口,开始接受到达这个服务的连接。
  • Pod IP Pod的IP,每个Pod启动时,会自动创建一个镜像为gcr.io/google_containers/pause的容器,Pod内部其他容器的网络模式使用container模式,并指定为pause容器的ID,即:network_mode: “container:pause容器ID”,使得Pod内所有容器共享pause容器的网络,与外部的通信经由此容器代理,pause容器的IP也可以称为Pod IP。
  • 节点IP Node-IP,service对象在Cluster IP range池中分配到的IP只能在内部访问,如果服务作为一个应用程序内部的层次,还是很合适的。如果这个service作为前端服务,准备为集群外的客户提供业务,我们就需要给这个服务提供公共IP了。指定service的spec.type=NodePort,这个类型的service,系统会给它在集群的各个代理节点上分配一个节点级别的端口,能访问到代理节点的客户端都能访问这个端口,从而访问到服务。
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