CentOS K8s服务发现机制介绍

CentOS 上 Kubernetes 服务发现机制概览

在 CentOS 环境中，Kubernetes 的服务发现以 Service + Endpoints + CoreDNS 为核心：Service 提供稳定的访问入口，Endpoints 维护后端健康 Pod 列表，CoreDNS 将服务名解析为 ClusterIP，配合 kube-proxy 完成负载均衡与转发，使应用以名称而非易变的 Pod IP 进行通信。

核心机制与工作流程

• 服务注册
  • 创建 Service 时获得稳定的 ClusterIP 和端口；若指定 selector，控制平面自动创建并更新同名 Endpoints（保存后端 Pod 的 IP:Port）。
  • 集群 DNS（默认 CoreDNS）通过监听 API Server 自动为 Service 写入 DNS 记录，实现“名称→ClusterIP”的映射。
• 服务发现
  • 集群内客户端通过名称访问服务，Pod 内 /etc/resolv.conf 已配置为使用集群 DNS，解析得到 ClusterIP 后发起访问。
• 流量转发
  • 各节点 kube-proxy 监听 Service/Endpoints 变更，生成 iptables/IPVS 规则，将目标为 ClusterIP:Port 的流量转发至后端健康 Pod（四层转发，默认轮询）。

发现方式与访问路径

• 环境变量注入
  • kubelet 会在 Pod 中注入同集群内所有 Service 的环境变量，如：REDIS_MASTER_SERVICE_HOST/PORT 等。
  • 限制：Service 必须比使用该变量的 Pod 更早创建，否则变量不会注入，实际可用性受限。
• DNS 解析（推荐）
  • 全域名格式：..svc.（常见为 cluster.local），例如 my-svc.default.svc.cluster.local。
  • 跨命名空间访问需使用全域名或设置搜索域；代码中使用全域名可减少解析歧义与延迟。
• Service 类型与对外暴露
  • ClusterIP：默认，仅集群内访问。
  • NodePort：在每个节点开放 30000–32767 端口，外部通过 NodeIP:NodePort 访问。
  • LoadBalancer：对接云厂商负载均衡器，对外暴露服务。
  • ExternalName：为外部域名创建服务别名（返回 CNAME），便于以服务名访问外部服务。

关键组件与配置要点

• CoreDNS
  • 自 v1.11 起成为默认 DNS 组件，插件化、性能更好，支持自定义上游与记录；为每个 Service 创建 A 记录（Headless 服务返回 Pod IP 集合）。
  • 典型解析链路：Pod → /etc/resolv.conf（nameserver 指向 kube-dns Service 的 ClusterIP）→ CoreDNS → 返回 ClusterIP → kube-proxy 转发至 Endpoints。
• kube-proxy 与转发模式
  • 支持 userspace（已不推荐）、iptables（默认）、IPVS（更适合大规模，连接级调度）。
  • 负载分发策略默认 RoundRobin，支持基于客户端 IP 的会话保持（SessionAffinity）。
• Headless Services
  • spec.clusterIP: None，不分配虚拟 IP，DNS 直接返回后端 Pod IP 列表，便于 StatefulSet 等场景按实例直连。
• Pod DNS 配置
  • Pod 的 dnsPolicy 与 /etc/resolv.conf 决定解析行为；常见为 ClusterFirst，nameserver 指向集群 DNS Service。
• 性能与可观测性
  • 大规模集群建议启用 Node 本地 DNS 缓存（如 nodelocaldns），降低查询延迟与 CoreDNS 压力；结合 Endpoints/EndpointSlice、Service 事件与 CoreDNS 日志/指标排查解析与连通性问题。

快速验证示例

• 创建一个简单的 Service 并验证 DNS 解析与访问：
  1. 部署后端示例
     • kubectl create deployment nginx --image=nginx:1.25 --replicas=2
     • kubectl expose deployment nginx --port=80 --target-port=80
  2. 验证解析（集群内临时容器）
     • kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.36 --restart=Never – nslookup nginx.default.svc.cluster.local
  3. 访问测试
     • kubectl run -it --rm curl-test --image=curlimages/curl:8.5 --restart=Never – curl -s http://nginx.default.svc.cluster.local
  4. 跨命名空间访问
     • kubectl create ns demo
     • kubectl run -it --rm dns-test2 --image=busybox:1.36 --restart=Never -n demo – nslookup nginx.default.svc.cluster.local
  • 预期：解析返回 ClusterIP，访问返回 200 OK；跨命名空间需使用全域名或在目标命名空间创建对应 Service/Endpoint。