Kubernetes 服务发现与健康检查详解
Kubernetes 提供了多种机制来管理服务发现、负载均衡和容器健康状态监控。本文将围绕以下几个方面展开：
Service 类型：ClusterIP、NodePort、Headless Service、LoadBalancer（MetallB）
Ingress 的实现原理
健康检查探针：Liveness、Readiness、Startup
一、Service 类型详解
1. ClusterIP
ClusterIP 是默认的 Service 类型，用于在集群内部暴露服务。外部无法直接访问。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-service
spec:selector:app: nginxports:- protocol: TCPport: 8000 # Service 端口targetPort: 80 # Pod 端口type: ClusterIP # 可省略，默认即为 ClusterIP注释：
port: Service 对外提供的端口targetPort: Pod 中容器监听的端口集群内可通过
nginx-service:8000访问该服务
2. NodePort
NodePort 会在每个节点上开放一个静态端口，外部可通过 节点IP:端口 访问服务。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-nodeport
spec:selector:app: nginxports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 80nodePort: 30080 # 可选，范围 30000-32767type: NodePort注释：
nodePort: 若不指定，K8s 会自动分配一个端口外部访问方式：
http://<节点IP>:30080
3. Headless Service
Headless Service 不分配 ClusterIP，直接返回后端 Pod 的 IP 地址列表。适用于需要直接访问 Pod 的场景（如 StatefulSet）。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-headless
spec:clusterIP: None # 关键字段，表示 Headlessselector:app: nginxports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 80注释：
DNS 查询该 Service 会返回所有后端 Pod 的 IP
适用于自定义负载均衡或状态ful服务发现
4. LoadBalancer 与 MetallB
在云环境中，LoadBalancer 类型会自动分配外部负载均衡器。在裸金属环境中，可使用 MetallB 实现类似功能。
MetallB 支持两种模式：
Layer2 模式：通过 ARP/NDP 响应将虚拟 IP 映射到某个节点
BGP 模式：通过 BGP 协议向路由器宣告路由，实现负载均衡
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-lb
spec:selector:app: nginxports:- protocol: TCPport: 80targetPort: 80type: LoadBalancer注释：
在支持 LoadBalancer 的云平台中，会自动分配外部 IP
在裸金属环境中需安装并配置 MetallB
二、Ingress 原理与功能
Ingress 是管理外部访问集群服务的 API 对象，通常用于 HTTP/HTTPS 路由。
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:name: example-ingressannotations:nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /
spec:rules:- host: example.comhttp:paths:- path: /apipathType: Prefixbackend:service:name: api-serviceport:number: 80注释：
host: 域名规则path: 路径匹配规则backend: 转发到的 Service
Ingress 需配合 Ingress Controller（如 nginx-ingress、traefik）使用。
三、健康检查探针
Kubernetes 提供三种探针来监控容器健康状态：
1. Liveness Probe（存活探针）
用于检测容器是否存活，失败则会重启容器。
livenessProbe:httpGet:path: /healthport: 8080initialDelaySeconds: 10 # 容器启动后等待10秒开始检测periodSeconds: 5 # 每5秒检测一次适用场景：检测死锁、应用无响应等。
2. Readiness Probe（就绪探针）
用于检测容器是否准备好接收流量，失败则从 Service 后端列表中移除。
readinessProbe:exec:command:- cat- /tmp/healthyinitialDelaySeconds: 5periodSeconds: 5适用场景：等待依赖服务启动、加载配置完成等。
3. Startup Probe（启动探针）
用于保护慢启动容器，避免在启动过程中被误杀。
startupProbe:httpGet:path: /startupport: 8080failureThreshold: 30 # 最多尝试30次periodSeconds: 10 # 每10秒尝试一次适用场景：启动时间较长的 Java 应用、数据库初始化等。
总结
Kubernetes 通过 Service 和 Ingress 提供了灵活的服务暴露方式，通过健康检查探针保障了应用的可靠性。合理使用这些机制，可以构建出高可用、易维护的云原生应用。
| 探针类型 | 作用 | 失败行为 |
|---|---|---|
| LivenessProbe | 检测容器是否存活 | 重启容器 |
| ReadinessProbe | 检测容器是否就绪 | 从 Service 中移除 |
| StartupProbe | 保护慢启动容器 | 不触发其他探针 |
建议根据应用特性合理配置探针，避免误判和频繁重启。