Kubernetes 集群公网访问与控制面子网配置详解

Kubernetes 集群公网访问与控制面子网配置详解

在搭建生产级别 Kubernetes 容器服务时，经常会遇到关于控制面子网和公网访问的配置问题。本文结合具体业务场景，详细分析这些配置的作用及是否需要开启。

背景与业务需求

业务需求如下：通过 DNS 解析，将外部流量引流至负载均衡器（LB），然后进入 Kubernetes 集群，由 nginx-ingress 路由到相应的应用服务。

控制面子网详解

什么是控制面子网？

控制面子网是 Kubernetes 集群核心组件运行的网络环境，用于承载控制面组件（如 API Server、调度器、控制器管理器等）。它确保控制面组件能够高效且高可用地工作。

控制面子网的作用

1. 隔离性：为控制面提供独立的网络资源，避免与普通工作负载争抢资源。
2. 负载均衡：控制面组件会通过负载均衡器进行流量分发，确保高可用性和故障容错性。

配置示例

在配置过程中，用户可能会看到如下子网选项：

如何选择控制面子网

1. IP 地址空间：确保子网有足够的可用 IP 地址（如 253 / 253）。
2. 可用区覆盖：建议选择覆盖多个可用区的子网，以提升集群的高可用性。
3. 高可用性需求：如果业务需要高可用，建议配置跨可用区的子网和负载均衡器。

配置要点

• 若希望在多个可用区内实现高可用，可以选择多个子网作为控制面组件的网络基础设施。
• 如果仅在单一区域部署，可以选择一个子网，但这可能会影响故障容忍能力。

公网访问详解

什么是公网访问？

开启公网访问后，系统会自动为集群创建 NAT 网关并配置相应规则，允许集群内的节点和应用访问公网。

公网访问的作用

1. 节点访问公网：
   • 集群节点可能需要访问外部互联网资源（例如拉取 Docker 镜像或下载依赖）。
   • NAT 网关为集群节点提供了访问公网的统一出口。
2. 应用访问公网：
   • 部分应用需要访问外部 API 或服务（如支付网关、外部数据库）。
3. 便捷性：简化公网流量管理，自动生成规则，无需手动配置。

是否需要开启公网访问

开启场景

• 节点需要访问公网：
  • 拉取镜像：如果 Kubernetes 中的节点或 Pod 需要从公网拉取 Docker 镜像，则需要开启公网访问。
  • 访问外部服务：如第三方 API、外部数据库或云服务。
• 应用需要访问外部资源：
  • 如果业务逻辑依赖外部的 REST API 或支付网关，则需要开启公网访问。

不开启场景

• 仅接收外部流量：
  • 如果业务逻辑仅需处理从公网进入集群的流量，例如通过负载均衡器和 nginx-ingress，集群本身不需要主动访问公网资源，则可以不启用公网访问。

注意事项

1. 安全性：即使开启公网访问，也要通过网络策略和防火墙限制不必要的外部访问。
2. 成本：开启 NAT 网关会产生额外的费用，需评估是否有必要。

配置示例

以下是系统界面中的公网访问选项：

公网访问：开启后，自动为集群专有网络创建 NAT 网关并配置相应规则，满足集群内节点、应用访问公网的需求。

• 如果需要访问外部资源，可以勾选此选项。
• 如果集群不需要与公网交互，可关闭此选项以节省成本并提升安全性。

综合分析与建议

业务流量路径分析

你的业务流量路径如下：

1. 用户通过域名访问负载均衡器。
2. 负载均衡器将流量转发至 Kubernetes 集群的 nginx-ingress。
3. nginx-ingress 根据规则将流量分发到后端服务。

控制面子网的选择

• 建议配置跨可用区的子网和负载均衡器，以保证控制面的高可用性。
• 确保子网有足够的 IP 地址可用，避免因资源不足影响部署。

公网访问的选择

• 如果你的节点或应用需要访问公网资源，建议开启公网访问以确保正常运行。
• 如果集群仅需处理公网流量进入，不需要开启公网访问。

安全性与成本权衡

• 如果开启公网访问，请设置合理的防火墙规则，避免集群暴露在不受控的公网环境中。
• 未必要时可关闭公网访问，减少不必要的费用。

总结

在 Kubernetes 集群的配置过程中，控制面子网和公网访问是两个非常重要的设置。根据业务需求合理选择可以提升集群的高可用性、安全性和成本效益。

• 控制面子网：确保覆盖多个可用区，并选择具有足够 IP 地址的子网。
• 公网访问：根据集群节点或应用是否需要访问公网资源决定是否开启。

通过合理的网络规划和配置，可以为你的业务搭建一个安全、高效的 Kubernetes 集群环境。