Kubernetes 服务发现机制在 Ubuntu 上如何配置

在 Ubuntu 上配置 Kubernetes 服务发现

一核心原理与组件

服务发现依赖两大支柱：一是 Service 为一组 Pod 提供稳定的虚拟 IP（ClusterIP）与负载均衡入口；二是 CoreDNS 将 Service 自动注册为 DNS 记录，供集群内通过名称访问。Service 的完整域名格式为：..svc.cluster.local。Kubernetes 还支持通过环境变量注入服务信息，但仅对启动前已存在的 Service 有效，现代集群以 DNS 为主。CoreDNS 默认部署在 kube-system 命名空间，监听 API Server 变更并自动更新记录。

二前置条件与检查

在 Ubuntu 节点上准备并加入集群（如使用 kubeadm 部署），确保网络插件（如 Flannel）已就绪，节点状态为 Ready：
- 安装工具：sudo apt-get update && sudo apt-get install -y apt-transport-https curl
- 初始化控制面：sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
- 部署网络插件：kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
- 加入工作节点：使用 kubeadm join 输出的命令
- 检查节点：kubectl get nodes
确认 kube-proxy 正常运行（负责将 Service 的虚拟 IP 转发到后端 Pod）：kubectl -n kube-system get pods -l k8s-app=kube-proxy。kube-proxy 支持 iptables（默认）与 ipvs（高性能）两种模式，可按需切换。

三配置 CoreDNS 服务发现

查看与确认 CoreDNS 部署：
- kubectl -n kube-system get pods -l k8s-app=kube-dns
- kubectl -n kube-system get svc kube-dns 应看到 ClusterIP（如 10.96.x.x）与端口 53/UDP、53/TCP
按需调整 CoreDNS 配置（示例：添加静态解析与上游转发）：
- 编辑配置：kubectl -n kube-system edit configmap coredns -o yaml
- 示例 Corefile 片段：
```
.:53 {
  errors
  health
  kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
    pods insecure
    fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
  }
  hosts {
    10.1.2.3 external-db.local
    fallthrough
  }
  forward . /etc/resolv.conf
}
```
- 使配置生效：kubectl -n kube-system rollout restart deployment coredns
说明：
- 默认 pods insecure 允许直接解析 Pod 名称（便于调试）；生产可改为 pods verified 并配合 Pod 注解使用。
- 通过 hosts 插件可添加静态记录；通过 forward 插件将未知域名转发至宿主机 /etc/resolv.conf 指定的上游 DNS。

四应用接入与验证

创建后端应用与 Service（示例）：

部署：kubectl apply -f deployment.yaml（nginx:latest，label: app=my-app）

暴露：kubectl apply -f service.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app-service
  namespace: default
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  type: ClusterIP

在集群内通过 DNS 访问与验证：
- 临时调试容器：kubectl run -it --rm --restart=Never --image=busybox:1.36 --restart=Never – nslookup my-app-service.default.svc.cluster.local
- 或在应用容器中直接请求 http://my-app-service 或 http://my-app-service.default.svc.cluster.local
环境变量的局限说明：
- 仅当 Pod 启动时已存在的 Service 才会被注入为环境变量（如 MYSERVICE_SERVICE_HOST/PORT）；后续新增的 Service 不会自动出现，因此生产建议使用 DNS 方式。

五常见问题与排查

Pod 无法解析内网域名：
- 检查 dnsPolicy（默认 ClusterFirst），以及 Pod 内 /etc/resolv.conf 是否包含 nameserver 与正确的 search 域。
- 查看 CoreDNS 日志：kubectl -n kube-system logs -l k8s-app=kube-dns --tail=50
- 检查 Endpoints：kubectl get endpoints my-app-service 是否关联到后端 Pod IP
外部域名解析异常：
- 确认 CoreDNS 的 forward . /etc/resolv.conf 存在，且宿主机 /etc/resolv.conf 包含可用上游 DNS（如 8.8.8.8）
需要更高 DNS 性能或定制转发：
- 在 CoreDNS 中调整 forward 插件顺序与上游列表；必要时切换 kube-proxy 为 ipvs 模式以提升 Service 转发性能。

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