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Kubernetes Service 详解

一、Service 基本概念

Service 是 Kubernetes 中定义一组 Pod 访问策略的抽象资源，它为 Pod 提供稳定的网络端点，主要解决以下问题：

• 服务发现：动态变化的 Pod IP 访问问题
• 负载均衡：流量在多 Pod 间自动分配
• 解耦：应用与具体 Pod 实例的解耦

二、Service 核心特性

特性	说明
稳定虚拟 IP	生命周期独立于 Pod
持久 DNS 名称	<service>.<namespace>.svc.cluster.local
负载均衡	自动分配请求到健康 Pod
多种类型	ClusterIP, NodePort, LoadBalancer 等
会话保持	通过 sessionAffinity 配置

三、Service 类型对比

1. ClusterIP (默认)

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: my-service
spec:selector:app: MyAppports:- protocol: TCPport: 80       # Service 端口targetPort: 9376  # Pod 端口

特点：

• 仅在集群内部可访问
• 自动分配集群内部虚拟 IP
• 通过 kube-proxy 实现流量转发

2. NodePort

spec:type: NodePortports:- port: 80targetPort: 80nodePort: 30007  # 可选，默认 30000-32767

特点：

• 在每个 Node 上开放静态端口
• 外部可通过 NodeIP:NodePort 访问
• 底层仍依赖 ClusterIP

3. LoadBalancer

spec:type: LoadBalancerports:- port: 80targetPort: 80

特点：

• 需要云提供商支持 (AWS ELB, GCP LB 等)
• 自动创建外部负载均衡器
• 产生公网 IP 或 DNS

4. ExternalName

spec:type: ExternalNameexternalName: my.database.example.com

特点：

• 将服务映射到外部 DNS
• 不创建任何代理或端口转发
• 用于集成集群外部服务

四、Service 工作原理

1. 流量转发机制

2. 核心组件协作

• kube-proxy：维护节点上的转发规则
• CoreDNS：提供集群内服务域名解析
• Endpoint Controller：监控 Pod 变化并更新 Endpoints

五、高级配置

1. 会话保持

spec:sessionAffinity: ClientIPsessionAffinityConfig:clientIP:timeoutSeconds: 3600

2. 多端口服务

ports:- name: httpport: 80targetPort: 80- name: metricsport: 8080targetPort: 8080

3. Headless Service

spec:clusterIP: None  # 创建无头服务ports:- port: 80targetPort: 80

用途：

• 用于 StatefulSet
• 需要直接访问 Pod 的场景
• 自定义服务发现机制

六、服务发现方式

1. 环境变量

MY_SERVICE_SERVICE_HOST=10.0.0.1
MY_SERVICE_SERVICE_PORT=80

2. DNS 发现

# 集群内解析
nslookup my-service.default.svc.cluster.local

3. 直接访问

curl http://<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local

七、最佳实践

1. 命名规范：

   • 使用小写字母和连字符 my-service
   • 避免使用下划线或大写字母

2. 标签选择器：

   selector:app: frontendtier: production
   

3. 与 Deployment 配合：

   # deployment.yaml
   labels:app: nginxversion: v1# service.yaml
   selector:app: nginxversion: v1
   

4. 监控与调试：

   # 检查 Endpoints
   kubectl get endpoints <service-name># 查看服务详情
   kubectl describe svc <service-name>
   

Service 是 Kubernetes 网络模型的核心组件，理解其工作原理对于构建可靠的应用架构至关重要。