Kubernetes(K8s)中的服务发现与负载均衡策略

在Kubernetes集群中，服务发现和负载均衡的具体实现机制是怎样的？我们公司目前使用kube-proxy配合iptables模式，但遇到性能瓶颈，想了解是否有更优方案。特别是：

  1. Service资源的ClusterIP和DNS解析是如何协同工作的？当Pod频繁扩缩容时，服务发现如何保证实时性？

  2. Ingress Controller和Service的负载均衡有什么区别？生产环境该如何选择？比如Nginx Ingress和云厂商自带的LB方案哪个更合适？

  3. 听说IPVS模式比iptables性能更好，但我们的测试结果显示差异不大，是配置问题还是场景不适合？有没有实际的性能对比数据？

  4. 对于StatefulSet这类有状态服务，Headless Service的DNS记录是如何实现精确到Pod的负载均衡的？

目前我们的服务高峰期经常出现连接超时，不知道是不是负载均衡策略导致的，求有实际经验的大佬分享优化方案。


3 回复

在Kubernetes中，服务发现和负载均衡是通过Service对象实现的。每个Service都有一个固定的ClusterIP（集群内部IP），提供了一个稳定的访问点。当Pod创建或销毁时，Kubernetes会自动更新Service的Endpoint列表，从而实现服务发现。

负载均衡策略主要有以下几种：

  1. Round Robin（轮询）：按顺序分配请求给后端Pod。
  2. Random（随机）：随机选择后端Pod处理请求。
  3. Session Affinity（会话保持）：优先将来自同一客户端的请求转发给同一个后端Pod，通常基于客户端IP。

此外，Kubernetes支持外部访问Service的方式有NodePort、LoadBalancer和Ingress等。NodePort通过在每个节点上开放特定端口将流量路由到Service；LoadBalancer利用云提供商的负载均衡器；Ingress则提供了更复杂的路由规则。

这些机制共同确保了应用的高可用性和可扩展性，让开发者无需关心底层细节即可轻松管理复杂的应用架构。


在 Kubernetes（K8s）中，服务发现和负载均衡是通过 Service 对象实现的。每个 Service 都会分配一个固定的虚拟 IP（ClusterIP），集群内的其他应用可以通过这个 IP 访问该服务。

服务发现：

  1. DNS 解析：K8s 提供基于 CoreDNS 的 DNS 服务，Pod 可以通过服务名自动解析到对应的 ClusterIP。例如，如果有一个名为 “my-service” 的服务，所有 Pod 都可以使用 “my-service” 访问它。
  2. 环境变量：当 Pod 被创建时，K8s 会自动注入与服务相关的环境变量，如 SERVICE_HOST 和 SERVICE_PORT。

负载均衡策略：

  1. Round Robin（轮询）：默认情况下，K8s 使用轮询的方式将请求分发给后端 Pod。
  2. Session Affinity（会话粘性）：支持基于客户端 IP 的会话粘性，确保来自同一客户端的请求始终路由到同一个 Pod。
  3. Weighted Round Robin（加权轮询）：可以根据 Pod 的权重调整流量比例。
  4. External Traffic Policy：用于外部访问，可以选择保留源地址或路由到集群内部 Pod。

这些机制共同实现了服务的高可用性和负载均衡能力，同时简化了微服务架构下的网络管理。

Kubernetes中的服务发现与负载均衡是核心功能，主要通过Service和Ingress实现：

  1. 服务发现机制：
  • DNS模式：每个Service自动注册DNS记录（<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local）
  • 环境变量：Pod启动时注入相关Service的环境变量
  1. 负载均衡策略： Service提供两种主要模式：
  • ClusterIP(默认)：内部VIP负载均衡
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  • NodePort：通过节点端口暴露
  • 负载均衡算法：默认轮询(Round Robin)，可通过设置service.spec.sessionAffinity实现会话保持
  1. 高级负载均衡：
  • Ingress控制器(Nginx/ALB等)提供L7负载均衡
  • Service Mesh(如Istio)提供更细粒度的流量管理
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: example-ingress
spec:
  rules:
  - host: myapp.example.com
    http:
      paths:
      - path: /
        pathType: Prefix
        backend:
          service:
            name: my-service
            port:
              number: 80

关键点：

  1. kube-proxy负责维护Service的iptables/ipvs规则
  2. 云厂商的LoadBalancer类型会自动创建外部负载均衡器
  3. Readiness Probe确保流量只转发到健康Pod

是否需要具体某个组件的更详细说明？

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