Service和Ingress配置

课程目标

通过本课程的学习，你将能够：

理解Service的概念、类型和工作原理
掌握Service的配置和管理方法
理解Ingress的概念和工作原理
配置不同类型的Ingress规则（路径路由、HTTPS等）
选择合适的Ingress控制器
排查Service和Ingress的常见故障

前置要求：已完成《Pod和Deployment管理》课程，了解Pod的基本操作

一、为什么需要Service

1.1 Pod访问的问题

在上一节课中，我们学会了创建和管理Pod。但直接访问Pod存在以下问题：

问题	说明	影响
Pod IP不固定	Pod重启后IP会改变	无法通过固定IP访问
多Pod负载均衡	Deployment通常有多个Pod副本	需要手动分配流量
服务发现	需要知道后端Pod的IP和端口	应用配置复杂

Service的作用：

为一组Pod提供统一的访问入口（固定IP和端口）
实现负载均衡，自动分发流量到多个Pod
提供DNS名称，支持通过域名访问
自动感知Pod变化，动态更新后端列表

1.2 Service工作原理

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        Service                              │
│  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐  ┌─────────────┐         │
│  │  Pod 1      │  │  Pod 2      │  │  Pod 3      │         │
│  │  10.0.1.2   │  │  10.0.1.3   │  │  10.0.1.4   │         │
│  │  app=nginx  │  │  app=nginx  │  │  app=nginx  │         │
│  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘  └──────┬──────┘         │
│         │                │                │                │
│         └────────────────┼────────────────┘                │
│                          │                                  │
│              ┌───────────▼───────────┐                     │
│              │   Service: nginx-svc  │                     │
│              │   IP: 10.96.123.45    │                     │
│              │   Port: 80            │                     │
│              └───────────┬───────────┘                     │
│                          │                                  │
│              ┌───────────▼───────────┐                     │
│              │    kube-proxy         │                     │
│              │  (负载均衡/流量转发)   │                     │
│              └───────────┬───────────┘                     │
└──────────────────────────┼──────────────────────────────────┘
                           │
                    ┌──────▼──────┐
                    │   Client    │
                    └─────────────┘

工作流程：

用户访问Service的IP:Port
kube-proxy根据规则将流量转发到后端Pod
在多个Pod之间进行负载均衡
当Pod变化时，自动更新转发规则

二、Service类型详解

2.1 Service类型对比

类型	访问范围	适用场景	生产环境使用
ClusterIP	集群内部	微服务间通信	⭐⭐⭐⭐⭐
NodePort	节点IP+端口	开发测试、小型应用	⭐⭐
LoadBalancer	外部负载均衡IP	云环境生产应用	⭐⭐⭐⭐⭐
ExternalName	外部域名	访问外部服务	⭐⭐⭐

2.2 ClusterIP（默认类型）

特点：

分配一个集群内部IP（Cluster IP）
只能在集群内部访问
通过Service DNS名称访问

适用场景：

微服务架构中的内部服务通信
前端访问后端API
数据库、缓存等中间件访问

实战配置：

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: backend-api
  namespace: production
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: backend
    tier: api
  ports:
  - name: http
    port: 80          # Service端口
    targetPort: 8080  # Pod端口
    protocol: TCP

访问方式：

bash

# 方式1：通过Cluster IP访问
curl http://10.96.123.45:80

# 方式2：通过DNS名称访问（推荐）
curl http://backend-api.production.svc.cluster.local:80
curl http://backend-api.production:80
curl http://backend-api:80  # 同命名空间内

2.3 NodePort

特点：

在每个节点上开放一个固定端口（30000-32767）
通过节点IP:NodePort访问
会自动创建ClusterIP

端口范围：

默认范围：30000-32767
可以自定义（需要在apiserver配置中修改）

实战配置：

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: web
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
    nodePort: 30080  # 可选，不指定则自动分配

访问方式：

bash

# 获取NodePort
kubectl get svc web-service
# 输出：
# NAME          TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
# web-service   NodePort   10.96.123.45    <none>        80:30080/TCP   10s

# 访问方式：任意节点IP + NodePort
curl http://<node-ip>:30080

注意事项：

端口范围受限（30000-32767）
不推荐使用于生产环境（没有负载均衡）
适合开发和测试环境

2.4 LoadBalancer

特点：

在云环境中自动创建云负载均衡器
分配外部可访问的IP地址
会自动创建NodePort和ClusterIP

适用场景：

云环境（AWS、阿里云、腾讯云等）
需要外部访问的生产应用
需要云负载均衡器的场景

实战配置：

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: production-api
  annotations:
    # 阿里云负载均衡配置示例
    service.beta.kubernetes.io/alibaba-cloud-loadbalancer-id: "lb-xxxx"
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: api
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
  sessionAffinity: ClientIP  # 会话保持

查看外部IP：

bash

kubectl get svc production-api
# 输出：
# NAME             TYPE           CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP     PORT(S)        AGE
# production-api   LoadBalancer   10.96.123.45    47.100.XX.XX    80:31234/TCP   10s

# 直接通过外部IP访问
curl http://47.100.XX.XX

2.5 ExternalName

特点：

不创建ClusterIP
将Service映射到外部DNS名称
用于访问集群外部服务

适用场景：

访问外部数据库
访问第三方API
服务迁移过渡期

实战配置：

yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: external-mysql
  namespace: production
spec:
  type: ExternalName
  externalName: mysql.example.com  # 外部数据库域名

使用方式：

bash

# Pod内访问时，就像访问集群内Service一样
mysql -h external-mysql.production -u user -p

# 实际会解析到 mysql.example.com

2.6 Service类型选择决策树

需要外部访问？
├── 否 → 使用 ClusterIP
└── 是 → 在云环境？
    ├── 是 → 使用 LoadBalancer
    └── 否 → 开发测试？
        ├── 是 → 使用 NodePort
        └── 否 → 使用 Ingress（下节课讲解）

三、Service的配置和管理

3.1 创建和查看Service

创建Service：

bash

kubectl apply -f service.yaml

查看Service：

bash

kubectl get services
kubectl describe service my-service

3.2 Service的高级配置

3.2.1 会话亲和性

保持客户端请求总是发送到同一个Pod：

yaml

spec:
  sessionAffinity: ClientIP
  sessionAffinityConfig:
    clientIP:
      timeoutSeconds: 10800

3.2.2 端口范围

NodePort类型的Service可以指定端口范围：

yaml

spec:
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 8080
    nodePort: 30000
    protocol: TCP

3.2.3 服务质量等级

设置Service的服务质量等级：

yaml

spec:
  qualityOfService: Guaranteed

四、Ingress的概念和工作原理

4.1 Ingress的基本概念

Ingress 是Kubernetes中用于管理外部访问的API对象，它提供了：

HTTP/HTTPS路由：基于URL路径和主机名的路由
SSL/TLS终止：处理HTTPS请求的加密和解密
负载均衡：在多个后端服务之间分发流量

4.2 Ingress的工作原理

Ingress需要 Ingress控制器 来实现其功能，常用的Ingress控制器包括：

nginx-ingress：基于Nginx的控制器
traefik：轻量级的Ingress控制器
contour：基于Envoy的控制器
istio：服务网格中的Ingress功能

五、Ingress的配置

5.1 基本Ingress配置

配置示例：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /app
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

5.2 HTTPS配置

配置示例：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  tls:
  - hosts:
    - example.com
    secretName: tls-secret
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

5.3 路径重写

配置示例：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$2
spec:
  rules:
  - host: example.com
    http:
      paths:
      - path: /api(/|$)(.*)
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: api-service
            port:
              number: 8080

六、不同类型的Ingress控制器

6.1 Nginx Ingress Controller

特点：

功能丰富，支持多种配置选项
性能稳定，适合生产环境
配置灵活，支持多种注解

安装命令：

bash

helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx
helm install nginx-ingress ingress-nginx/ingress-nginx

6.2 Traefik Ingress Controller

特点：

轻量级，资源占用少
自动发现服务
支持多种后端存储

安装命令：

bash

helm repo add traefik https://traefik.github.io/charts
helm install traefik traefik/traefik

6.3 Contour Ingress Controller

特点：

基于Envoy，性能优异
支持gRPC和WebSocket
配置管理简单

安装命令：

bash

helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnami
helm install contour bitnami/contour

七、Service和Ingress的最佳实践

7.1 Service最佳实践

使用ClusterIP作为默认类型：只在需要外部访问时使用NodePort或LoadBalancer
合理设置标签选择器：确保Service能正确关联到目标Pod
使用命名空间隔离：不同环境的服务使用不同的命名空间
设置合理的会话亲和性：根据应用需求选择合适的会话亲和性策略
监控Service的健康状态：定期检查Service的可用性

7.2 Ingress最佳实践

使用专用的Ingress控制器：根据应用需求选择合适的Ingress控制器
配置HTTPS：为所有外部访问启用HTTPS
使用路径前缀：合理规划路径前缀，避免冲突
设置合理的超时时间：根据应用响应时间设置合适的超时
监控Ingress的流量：定期分析Ingress的访问日志
使用IngressClassName：明确指定使用的Ingress控制器

7.3 性能优化

使用NodePort时选择合适的端口范围：避免端口冲突
配置Ingress的负载均衡算法：根据应用特性选择合适的算法
启用连接复用：减少连接建立的开销
设置合理的缓冲区大小：根据流量特性调整缓冲区大小

八、实战案例

8.1 多服务通过Ingress暴露

场景：一个应用包含前端和后端服务，通过Ingress统一暴露

配置示例：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: app-ingress
  annotations:
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:
  rules:
  - host: app.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: frontend-service
            port:
              number: 80
      - path: /api
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: backend-service
            port:
              number: 8080

8.2 配置HTTPS和SSL证书

场景：为应用配置HTTPS访问和自动SSL证书

配置示例：

yaml

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: secure-ingress
  annotations:
    cert-manager.io/cluster-issuer: letsencrypt-prod
spec:
  tls:
  - hosts:
    - secure.example.com
    secretName: secure-tls
  rules:
  - host: secure.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: secure-service
            port:
              number: 80

九、常见问题和解决方案

9.1 Service无法访问

问题原因：

Pod标签不匹配
Pod未就绪
网络策略限制
防火墙规则阻止

解决方案：

检查Pod标签是否与Service选择器匹配
查看Pod的状态，确保Pod已就绪
检查网络策略是否允许流量
检查防火墙规则是否阻止Service端口

9.2 Ingress无法访问

问题原因：

Ingress控制器未安装
Ingress配置错误
后端Service不可用
DNS解析问题

解决方案：

确保Ingress控制器已正确安装
检查Ingress配置是否正确
验证后端Service是否可用
检查DNS解析是否正确配置

9.3 负载均衡不均匀

问题原因：

会话亲和性配置导致
Pod健康状态不一致
负载均衡算法不适合

解决方案：

调整会话亲和性配置
确保所有Pod都处于健康状态
选择合适的负载均衡算法

十、课程总结

本课程详细介绍了Kubernetes中Service和Ingress的概念、配置和最佳实践。通过学习本课程，您应该能够：

理解Service的不同类型和工作原理
熟练配置和管理Service
理解Ingress的概念和工作原理
配置不同类型的Ingress规则
选择合适的Ingress控制器
应用Service和Ingress的最佳实践

Service和Ingress是Kubernetes中实现服务暴露和外部访问的核心组件，掌握它们对于构建和管理Kubernetes应用至关重要。在实际应用中，您需要根据具体场景选择合适的Service类型和Ingress配置，以确保应用的可用性、安全性和性能。

课后练习

创建一个ClusterIP类型的Service，关联到现有的Pod
创建一个NodePort类型的Service，暴露应用到节点端口
安装Nginx Ingress控制器
创建一个Ingress资源，配置基于路径的路由
为Ingress配置HTTPS访问
测试Service和Ingress的访问情况
分析Ingress的访问日志

通过这些练习，您将更加熟悉Service和Ingress的配置和管理，为实际应用部署打下坚实的基础。

Service和Ingress配置 ​

课程目标 ​

一、为什么需要Service ​

1.1 Pod访问的问题 ​

1.2 Service工作原理 ​

二、Service类型详解 ​

2.1 Service类型对比 ​

2.2 ClusterIP（默认类型） ​

2.3 NodePort ​

2.4 LoadBalancer ​

2.5 ExternalName ​

2.6 Service类型选择决策树 ​

三、Service的配置和管理 ​

3.1 创建和查看Service ​

3.2 Service的高级配置 ​

3.2.1 会话亲和性 ​

3.2.2 端口范围 ​

3.2.3 服务质量等级 ​

四、Ingress的概念和工作原理 ​

4.1 Ingress的基本概念 ​

4.2 Ingress的工作原理 ​

五、Ingress的配置 ​

5.1 基本Ingress配置 ​

5.2 HTTPS配置 ​

5.3 路径重写 ​

六、不同类型的Ingress控制器 ​

6.1 Nginx Ingress Controller ​

6.2 Traefik Ingress Controller ​

6.3 Contour Ingress Controller ​

七、Service和Ingress的最佳实践 ​

7.1 Service最佳实践 ​

7.2 Ingress最佳实践 ​

7.3 性能优化 ​

八、实战案例 ​

8.1 多服务通过Ingress暴露 ​

8.2 配置HTTPS和SSL证书 ​

九、常见问题和解决方案 ​

9.1 Service无法访问 ​

9.2 Ingress无法访问 ​

9.3 负载均衡不均匀 ​

十、课程总结 ​

课后练习 ​

评论区

Service和Ingress配置

课程目标

一、为什么需要Service

1.1 Pod访问的问题

1.2 Service工作原理

二、Service类型详解

2.1 Service类型对比

2.2 ClusterIP（默认类型）

2.3 NodePort

2.4 LoadBalancer

2.5 ExternalName

2.6 Service类型选择决策树

三、Service的配置和管理

3.1 创建和查看Service

3.2 Service的高级配置

3.2.1 会话亲和性

3.2.2 端口范围

3.2.3 服务质量等级

四、Ingress的概念和工作原理

4.1 Ingress的基本概念

4.2 Ingress的工作原理

五、Ingress的配置

5.1 基本Ingress配置

5.2 HTTPS配置

5.3 路径重写

六、不同类型的Ingress控制器

6.1 Nginx Ingress Controller

6.2 Traefik Ingress Controller

6.3 Contour Ingress Controller

七、Service和Ingress的最佳实践

7.1 Service最佳实践

7.2 Ingress最佳实践

7.3 性能优化

八、实战案例

8.1 多服务通过Ingress暴露

8.2 配置HTTPS和SSL证书

九、常见问题和解决方案

9.1 Service无法访问

9.2 Ingress无法访问

9.3 负载均衡不均匀

十、课程总结

课后练习