kubernetes-service

1.NodePort#

通过NodePort类型的Service，可以将Pod暴露到集群外部，通过Node的IP和NodePort访问Pod
服务于多个Node的集群，可以通过任何Node的IP和NodePort访问Pod
NodePort端口范围：30000-32767

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: NodePort
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80 # default 与 port一致
      nodePort: 30080 # optional， 30000-32767
  selector: # link with pod definition metadata.labels
    app: my-app

2.ClusterIP#

ClusterIP类型的Service，只能在集群内部访问，通过ClusterIP访问Pod, eg.前后端交流, 数据库访问
ClusterIP类型的Service，可以通过其他Service访问

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: ClusterIP # default
  ports:
    - port: 80 # svc 暴露端口
      targetPort: 80 # 目标pod端口
  selector: # link with pod definition metadata.labels
    app: my-app

3.LoadBalancer#

LoadBalancer类型的Service，可以将Pod暴露到集群外部，通过外部负载均衡器访问Pod, 如果在不支持的环境创建，会被默认为NodePort类型的Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80
  selector: 
    app: my-app

1. Service 简介#

在 Kubernetes（K8s）中，Service（服务）用于提供稳定的网络访问，即使 Pod 副本数量变化，其访问入口（Service 的 Cluster IP 或外部 IP）仍然保持不变。

Service 的主要目标：

提供稳定访问：Pod 可能会重启、扩缩容，但 Service 提供一个固定的网络入口。
负载均衡：自动将流量分发到后端的多个 Pod。
服务发现：通过 Kubernetes DNS 解析 Service 名称，使应用间通信更容易。

2. Service 工作原理#

Service 通过 Labels 选择后端 Pod，并使用 kube-proxy 进行流量转发。流量调度可基于 iptables 或 IPVS 规则实现。

Service 的基本工作流程如下：

创建 Service：定义一个 Service，指定选择的 Pod（通过 selector）。
Kube-proxy 监听：kube-proxy 监听 API Server 变化，更新 iptables/IPVS 规则。
Pod 访问 Service：应用通过 Service 名称访问时，流量会被负载均衡到后端 Pod。

示意图：

+--------------------+      +--------------------+
|   Service (VIP)   | ---> |  Pod 1 (Backend)  |
|   10.96.0.1       |      |                   |
|   my-service      | ---> |  Pod 2 (Backend)  |
|   selector: app=X |      |                   |
+--------------------+      +--------------------+

3. Service 的核心组件#

kube-proxy
- 监听 Kubernetes API Server，维护 iptables/IPVS 规则，将 Service IP 映射到后端 Pod。
Endpoints
- Service 会自动创建 Endpoints 对象，存储可用 Pod 的 IP 和端口。
- 可通过 kubectl get endpoints 查看。
Kubernetes DNS
- 通过 CoreDNS 解析 Service 名称，使 Pod 之间能通过 my-service.default.svc.cluster.local 访问。

4. Service 类型#

类型	说明	访问方式
ClusterIP（默认）	仅在集群内部可访问	`curl http://<service-name>`
NodePort	通过集群节点 IP 和指定端口访问	`http://<NodeIP>:<NodePort>`
LoadBalancer	在云平台创建外部负载均衡	`http://<External-IP>`
ExternalName	代理请求到外部 DNS	`http://<External-Domain>`
Headless	无 ClusterIP，直接解析到 Pod IP	`http://pod-ip:port`

5. Service 配置示例#

（1）ClusterIP（默认类型，内部访问）#

适用于集群内部 Pod 之间的通信： ![[Pasted image 20250309153854.png]]

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80      # Service 端口
      targetPort: 8080  # Pod 端口

验证 Service：

kubectl get svc my-service
kubectl get endpoints my-service

（2）NodePort（暴露到集群外部）#

![[Pasted image 20250309153814.png]]

适用于集群外部访问，Kubernetes 自动分配 30000-32767 端口：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080  # 可手动指定端口（可选）

访问方式：
```
curl http://<NodeIP>:30080
```

（3）LoadBalancer（云平台自动创建外部负载均衡）#

适用于 AWS、GCP、Azure 等云环境：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

访问方式：
```
curl http://<External-IP>
```

（4）ExternalName（代理外部服务）#

适用于 Kubernetes 内部访问外部服务，如 example.com：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-external-service
spec:
  type: ExternalName
  externalName: example.com

访问方式：
```
curl http://my-external-service
```

（5）Headless Service（无 ClusterIP，直接访问 Pod）#

被创建后并不会被分配一个 VIP，而是会以 DNS 记录的方式暴露出它所代理的 Pod: <pod-name>.<svc-name>.<namespace>.svc.cluster.local

适用于 StatefulSet 或 DNS 直接解析：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: headless-service
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080

访问方式：
```
nslookup headless-service
```

6. Service 关键参数#

参数	说明
`selector`	选择匹配的 Pod
`ports.port`	Service 监听的端口
`ports.targetPort`	Pod 的应用端口
`type`	Service 类型（ClusterIP、NodePort、LoadBalancer、ExternalName）
`sessionAffinity`	`ClientIP` 方式保持会话

7. Service 进阶#

Session Affinity（会话保持）
- 默认情况下，Service 负载均衡到不同 Pod，可以开启 基于 IP 的粘性会话：
- 将同一客户端的请求始终路由到同一个 Pod
- 工作原理： Kubernetes Service 会记录客户端 IP 与后端 Pod 的对应关系，并将来自同一 IP 的请求始终路由到该 Pod。
```
spec:
  sessionAffinity: ClientIP
```
Health Check（健康检查）
- 通过 readinessProbe 确保 Service 仅发送流量到健康 Pod：
- readinessProbe 用于检测 Pod 是否准备好接收流量。只有通过 readinessProbe 检查的 Pod 才会被添加到 Service 的后端 Endpoint 列表中。
- 重要性：确保 Service 只将流量发送到运行正常的 Pod，避免将流量发送到尚未启动或运行异常的 Pod。
```
readinessProbe: #service会定期的通过HTTP的GET方法，去访问POD的8080端口的/health路径，如果返回的状态码是200，则表明这个POD是健康的
  httpGet:
    path: /health
    port: 8080
```

与 Ingress 结合

用于管理外部流量到集群内部 Service 的路由
关系：
- Ingress 通过 Service 将外部流量路由到后端的 Pod。
- Service 负责在 Pod 之间进行负载均衡，而 Ingress 负责根据主机名、路径等信息将流量路由到不同的 Service。
Ingress 通过 Service 将外部流量路由到内部 Pod：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: Ingress
metadata:
  name: my-ingress
spec:
  rules:
    - host: my-app.example.com #定义了当请求路径以 / 开头时，将流量转发到名为 my-service 的 Service 的 80 端口。
      http:
        paths:
          - path: /
            pathType: Prefix
            backend:
              service:
                name: my-service
                port:
                  number: 80

8. Service Debug & 排查#

检查 Service 是否创建成功
```
kubectl get svc my-service
```
查看 Service 对应的 Endpoints
```
kubectl get endpoints my-service
```

查看 Pod 是否能访问 Service

kubectl exec -it <pod-name> -- curl http://my-service:80

检查 kube-proxy 规则

iptables -t nat -L -n | grep my-service