为什么我的本地 Kubernetes 集群需要 NodePort？

Question

请原谅我对网络的相对无知，但我已经阅读了很多文档，但仍然无法理解这一点（可能是由于缺乏网络背景）。

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给定这个 Dockerfile：

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from node:lts-slim\nRUN mkdir /code\nCOPY package.json /code/\nWORKDIR /code\nRUN npm install\nCOPY server.js /code/\nEXPOSE 3000 \nCMD ["node", "server.js"]\n

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...此部署：

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from node:lts-slim\nRUN mkdir /code\nCOPY package.json /code/\nWORKDIR /code\nRUN npm install\nCOPY server.js /code/\nEXPOSE 3000 \nCMD ["node", "server.js"]\n

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和这项服务：

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apiVersion: v1\nkind: Service\nmetadata:\n  name: web-service\nspec:\n  type: NodePort\n  selector:\n    app: web-pod\n  ports:\n    - port: 80\n      targetPort: 3000\n      protocol: TCP\n      name: http\n

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我的理解是：

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1. 我的容器中的应用程序在 3000 上将自身暴露给外界
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2. 我的部署 yaml 说“容器正在监听 3000”
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3. 我的服务说将 3000 内部映射到端口 80，这是默认端口，因此您不必将该端口添加到主机。
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4. 我使用 NodePort 类型是因为在 Docker Desktop 等本地集群上，它可以开箱即用，而不是 LoadBalancer。它在集群中的每个节点（pod？）上向外部开放一个随机端口（位于 30000\xe2\x80\x9332767 之间）。该节点端口是我从外部访问我的应用程序的方式。例如本地主机：30543。
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我的假设正确吗？我不清楚为什么我无法在 localhost:80 或仅 localhost 访问我的应用程序，如果该服务在容器端口和外部世界之间进行映射？服务中3000和80之间的映射有什么意义？

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简而言之，为什么我需要 NodePort？

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Answer 1

有两个网络层，我们可以称之为“集群内部”和“集群外部”。Pod 和 Service 都有自己的 IP 地址，但这些仅位于集群内部。您需要 NodePort 将请求从集群外部转发到集群内部。

在“真正的”Kubernetes 集群中，您会发出请求......

1. ...以http://any-kubernetes-node.example.com:31245/您期望物理系统具有的方式使用“正常”IP 地址，连接到 NodePort 端口，该端口转发...
2. ...to http://web-service.default.svc.cluster.local:80/，具有集群内部 IP 地址和服务端口，它会查看它选择并转发的 Pod...
3. ...to http://10.20.30.40:3000/，使用任何匹配 Pod 的集群内部 IP 地址和服务中的目标端口。

Pod 规范中的containerPort:并不是严格必需的（但如果您提供它，那么您可以在不知道特定端口号的情况下 name: http指定服务）。Dockerfile 中的内容在此序列中几乎没有任何意义。targetPort: httpEXPOSE

此顺序还为您提供了一些灵活性，无需知道事情在哪里运行。假设您有 100 个节点和 3 个 pod 副本；初始连接可以连接到任何节点，并且服务将转发到所有目标 pod，而您无需从调用者那里了解任何这些详细信息。

（为了完整起见，LoadBalancer 类型服务请求在集群外部创建负载均衡器；例如，AWS ELB。这会转发到任何集群节点，如上面的步骤 1 所示。如果您不在云环境中并且集群不知道如何自动创建外部负载均衡器，它与 NodePort 相同。）

如果我们将其简化为本地 Kubernetes 安装（Docker Desktop、minikube 等），唯一真正的区别是只有一个节点；底层基础设施仍然像多节点分布式集群一样构建。这些安装中访问服务的具体方式有所不同。在 Docker Desktop 中，从主机系统，您可以localhost在第一步中将其用作“正常”“外部”节点 IP 地址。