Kubernetes 集群中重新配置默认 Service IP 地址范围的完整指南

Kubernetes 集群中重新配置默认 Service IP 地址范围的完整指南

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前言

在 Kubernetes 集群管理中，Service IP 地址范围（CIDR）的配置是一个基础但至关重要的环节。本文将深入探讨如何安全有效地重新配置 Kubernetes 集群的默认 Service CIDR，涵盖从基本概念到实际操作的全过程。

理解 Service CIDR

Service CIDR 定义了 Kubernetes 为 Service 分配 ClusterIP 的 IP 地址范围。这个配置通过 kube-apiserver 的 --service-cluster-ip-range 参数指定，直接影响：

1. 集群支持的 IP 协议族（IPv4/IPv6）
2. Service 的可用 IP 地址数量
3. 集群网络组件的配置要求

重新配置场景分类

根据不同的业务需求，Service CIDR 的重新配置可以分为以下几种典型场景：

1. 扩展现有 CIDR 范围

• 适用场景：当前 Service IP 地址即将耗尽
• 特点：可以动态添加，无需重启组件
• 操作复杂度：低

2. 单栈转双栈（保留主协议族）

• 适用场景：需要同时支持 IPv4 和 IPv6
• 特点：需要更新多个网络组件
• 操作复杂度：中

3. 双栈转单栈（保留主协议族）

• 适用场景：简化网络配置
• 特点：需要处理使用次要协议族的 Service
• 操作复杂度：中

4. 完全替换主 CIDR

• 适用场景：网络架构重大调整
• 特点：需要重新编号所有 Service
• 操作复杂度：高

详细操作指南

准备工作

1. 确保集群版本 ≥ 1.33
2. 备份关键配置和数据
3. 规划维护窗口期

完全替换主 CIDR 的步骤

阶段一：准备工作

1. 确认当前 Service CIDR 配置：

   kubectl get servicecidr kubernetes -o yaml
   

2. 规划新的 CIDR 范围，确保不与现有网络冲突

阶段二：过渡期操作

1. 添加临时 ServiceCIDR 资源：

   apiVersion: networking.k8s.io/v1alpha1
   kind: ServiceCIDR
   metadata:
     name: temp-cidr
   spec:
     cidrs:
     - "10.96.0.0/16"
   

2. 标记默认 ServiceCIDR 为删除：

   kubectl delete servicecidr kubernetes
   

阶段三：服务迁移

1. 重建现有 Service：

   for svc in $(kubectl get services -o name); do
     kubectl delete $svc && kubectl create -f <(kubectl get $svc -o yaml)
   done
   

阶段四：最终切换

1. 更新 kube-apiserver 配置：

   --service-cluster-ip-range=10.96.0.0/16
   

2. 重启 API Server
3. 处理系统 Service：

   kubectl delete service kubernetes -n default
   

注意事项

1. 网络组件兼容性：确保 CNI 插件、kube-proxy 等支持新的 IP 范围
2. DNS 影响：检查 CoreDNS 配置是否需要更新
3. 服务发现：客户端可能需要更新缓存
4. 观测调整：更新网络观测工具的配置

最佳实践

1. 在非生产环境充分测试
2. 采用蓝绿部署策略降低风险
3. 准备详细的回滚方案
4. 记录详细的变更日志

常见问题解答

Q：重新配置会导致服务中断吗？ A：如果操作不当，特别是替换主 CIDR 时可能导致短暂中断。建议在维护窗口期操作。

Q：如何验证配置是否生效？ A：创建测试 Service 并检查分配的 IP 是否在新范围内：

kubectl create service clusterip test --tcp=80
kubectl get service test -o jsonpath='{.spec.clusterIP}'

Q：是否可以同时支持 IPv4 和 IPv6？ A：可以，但需要确保网络基础设施和组件都支持双栈配置。

总结

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