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Kubernetes 处理外部流量的主要方案，按流量走向逐一详解：

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总结对比

方案	网络层	适用环境	典型用途	复杂度
NodePort	四层	通用	测试、非云环境	低
LoadBalancer	四层	公有云	生产环境外部暴露	中
Ingress	七层	通用	HTTP 路由、TLS 终止	中
MetalLB	四层	裸机/私有云	替代云厂商 LB	高
HostNetwork	四层	特殊需求	高性能或网络插件集成	中
Istio Gateway	七层	服务网格	微服务流量治理	高

根据实际需求（环境、协议、功能）选择合适的方案，通常生产环境推荐组合使用 Ingress + LoadBalancer 或 服务网格。

1. NodePort Service

流量走向：

客户端 → 任意节点IP:NodePort → kube-proxy（iptables/IPVS） → Pod

• 原理：

  • 创建 NodePort 类型的 Service 时，Kubernetes 会在所有节点上开放一个固定端口（默认 30000-32767）。
  • 流量到达任意节点的 IP 和 NodePort 后，由 kube-proxy 通过 iptables 或 IPVS 规则转发到后端 Pod。

• 适用场景：

  • 本地开发或测试环境。
  • 非云环境（如裸机集群）。

• 优缺点：

  • ✅ 简单，无需云厂商支持。
  • ❌ 需手动管理节点 IP 变化。
  • ❌ 流量需经过额外跳转（节点 → Pod）。

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2. LoadBalancer Service

流量走向：

客户端 → 云厂商负载均衡器 → NodePort → kube-proxy → Pod

• 原理：

  • 创建 LoadBalancer 类型的 Service 时，云厂商（如 AWS ELB、GCP LB）自动分配一个外部负载均衡器。
  • 负载均衡器将流量转发到各节点的 NodePort，后续流程与 NodePort 一致。

• 适用场景：

  • 公有云环境（需云厂商支持）。

• 优缺点：

  • ✅ 自动化管理外部 IP。
  • ❌ 每个 Service 分配独立 LB，成本高。
  • ❌ 流量路径较长（LB → NodePort → Pod）。

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3. Ingress Controller

流量走向：

客户端 → Ingress 控制器（如 Nginx） → Service ClusterIP → Pod

• 原理：

  • Ingress 资源：定义七层路由规则（如基于域名或路径）。
  • Ingress 控制器：如 Nginx、Traefik，以 Deployment 形式运行，需通过 Service（如 LoadBalancer 或 NodePort）暴露。
  • 外部流量先到达 Ingress 控制器，根据规则转发到对应的 Service ClusterIP，再经 kube-proxy 到 Pod。

• 适用场景：

  • 需要 HTTP/HTTPS 路由、SSL 终止等七层功能。
  • 单入口管理多服务。

• 优缺点：

  • ✅ 集中管理路由和 TLS。
  • ❌ 需额外部署和维护 Ingress 控制器。

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4. MetalLB（Bare-metal LoadBalancer）

流量走向：

客户端 → MetalLB 负载均衡器 → 直接路由到 Pod 所在节点 → Pod

• 原理：

  • MetalLB：在裸机环境中实现 LoadBalancer 类型，通过 ARP/BGP 协议分配 IP。
  • 流量直接由外部 LB IP 发送到 Pod 所在节点（不经过 NodePort），利用 kube-proxy 转发到 Pod。

• 适用场景：

  • 裸机或私有云环境。
  • 需避免 NodePort 跳转的开销。

• 优缺点：

  • ✅ 在非云环境提供 LB 功能。
  • ❌ 需配置 BGP/ARP 和 IP 地址池。

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5. ExternalIPs（手动指定外部 IP）

流量走向：

客户端 → 指定节点 ExternalIP → Service → Pod

• 原理：

  • 在 Service 的 spec.externalIPs 字段指定节点 IP，流量直接发送到该 IP 的 Service 端口。
  • kube-proxy 监听该 IP 的端口并转发到 Pod。

• 适用场景：

  • 需要固定 IP 且可控的环境。
  • 节点有稳定的外部 IP。

• 优缺点：

  • ✅ 直接绑定 IP，无中间跳转。
  • ❌ 需手动管理 IP，扩展性差。

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6. HostNetwork（直接暴露 Pod 端口）

流量走向：

客户端 → 节点IP:Pod端口 → Pod

• 原理：

  • Pod 配置 hostNetwork: true，直接使用宿主机网络命名空间。
  • Pod 端口绑定到节点 IP，无需经过 Service。

• 适用场景：

  • 需要极致性能（如边缘计算）。
  • 特定网络插件需求（如 Calico BGP）。

• 优缺点：

  • ✅ 性能高，无转发开销。
  • ❌ 端口冲突风险，Pod 需调度到固定节点。

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7. ExternalName（DNS 重定向）

流量走向：

客户端 → 集群DNS解析 → 外部服务

• 原理：

  • 创建 ExternalName 类型的 Service，返回外部服务的 DNS 别名。
  • 用于将集群内流量导向外部服务（非处理入口流量）。

• 适用场景：

  • 集群内服务访问外部资源（如数据库）。

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8. 服务网格（如 Istio Gateway）

流量走向：

客户端 → Istio Ingress Gateway → 虚拟服务（VirtualService） → Pod

• 原理：

  • Gateway：定义入口监听器和 TLS 配置。
  • VirtualService：路由规则指向集群内服务。
  • 流量由 Envoy 代理处理，支持灰度发布、流量镜像等。

• 适用场景：

  • 微服务架构下的复杂流量管理。
  • 需要高级流量策略（如熔断、重试）。

• 优缺点：

  • ✅ 功能强大，支持细粒度控制。
  • ❌ 复杂度高，资源消耗大。

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总结对比

方案	网络层	适用环境	典型用途	复杂度
NodePort	四层	通用	测试、非云环境	低
LoadBalancer	四层	公有云	生产环境外部暴露	中
Ingress	七层	通用	HTTP 路由、TLS 终止	中
MetalLB	四层	裸机/私有云	替代云厂商 LB	高
HostNetwork	四层	特殊需求	高性能或网络插件集成	中
Istio Gateway	七层	服务网格	微服务流量治理	高

根据实际需求（环境、协议、功能）选择合适的方案，通常生产环境推荐组合使用 Ingress + LoadBalancer 或 服务网格。