面试题：分布式系统中Kubernetes如何实现服务发现

Question

在基于Kubernetes的分布式容器管理的后端开发场景下，阐述Kubernetes实现服务发现的机制，包括涉及到的关键组件及其工作原理。

Answer 1

Kubernetes服务发现机制概述

Kubernetes通过多种组件协同工作来实现服务发现，使得容器化应用能够相互通信，无需关心彼此的具体网络位置。

关键组件及其工作原理

1. Service
   • 定义：Kubernetes中的Service是一种抽象，它定义了一组Pod的逻辑集合以及访问这些Pod的策略。
   • 工作原理：Service通过标签选择器（Label Selector）来确定要代理的Pod集合。例如，一个具有app=my - app标签的Service会选择所有带有app=my - app标签的Pod。Service提供了一个稳定的IP地址和端口，集群内的其他Pod可以通过这个IP和端口来访问对应的Pod集合，即使Pod的实际IP地址发生变化（例如Pod被重新调度），Service的IP和端口保持不变。
2. kube - proxy
   • 定义：kube - proxy是在每个节点上运行的代理服务器，负责实现Service的负载均衡和网络代理功能。
   • 工作原理：当创建一个Service时，kube - proxy会在本地节点上设置相应的网络规则（如iptables规则或IPVS规则，取决于其运行模式）。当一个Pod或节点内的其他进程向Service的IP地址和端口发送请求时，kube - proxy会根据负载均衡算法（如轮询）将请求转发到后端实际的Pod IP地址和端口上。例如，如果Service代理了3个Pod，kube - proxy会按照负载均衡策略依次将请求发送到这3个Pod中的一个。
3. CoreDNS
   • 定义：CoreDNS是Kubernetes集群的默认DNS服务器，负责将Service的域名解析为对应的IP地址。
   • 工作原理：当Pod内的应用程序进行DNS查询（例如my - service.my - namespace.svc.cluster.local）时，CoreDNS会根据集群内的Service信息进行解析。它会将Service的域名解析为对应的Cluster IP地址（对于ClusterIP类型的Service），使得应用程序能够通过域名访问到相应的Service，进而访问到后端的Pod集合。例如，应用程序请求解析my - service.my - namespace.svc.cluster.local，CoreDNS会返回my - service这个Service对应的Cluster IP，应用程序就可以通过这个IP访问到Service及其代理的Pod。