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K8s Service

news 2026/5/12 18:45:27

在 Kubernetes 中，Service是一种抽象，用于定义一组逻辑上相关的 Pod 的访问策略，并为它们提供一个稳定的网络入口。由于 Pod 是动态创建和销毁的，其 IP 地址会变化，Service 解决了这个问题，让客户端能够通过固定的地址访问后端 Pod。

1. 为什么需要 Service？

Pod 的不稳定性：Pod 可能因故障、更新、扩缩容等原因被重建，每次重建 IP 地址都会改变。直接使用 Pod IP 会导致客户端无法可靠访问。
服务发现：客户端需要知道后端 Pod 的地址，Service 提供了一种发现机制（通过环境变量或 DNS）。
负载均衡：当多个 Pod 副本提供相同服务时，Service 可以将流量分发到各个 Pod，实现负载均衡。
稳定的访问入口：Service 拥有自己的虚拟 IP（ClusterIP）和 DNS 名称，不会随 Pod 变化而变化。

2. Service 的核心功能

稳定的 IP 和端口：每个 Service 被分配一个虚拟 IP（ClusterIP），客户端通过该 IP 和端口访问服务。
内置负载均衡：Service 自动将请求轮询转发到后端的多个 Pod 上（默认基于iptables或IPVS）。
服务发现：Kubernetes 支持两种服务发现方式：
- 环境变量：Pod 创建时，集群会在其环境中注入当前命名空间下所有 Service 的 IP 和端口信息。
- DNS：集群 DNS（如 CoreDNS）为 Service 创建内部域名，格式为<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local，Pod 可直接通过域名访问。

3. Service 的类型

Kubernetes Service 有四种主要类型，适用于不同场景：

类型	描述	访问范围
ClusterIP（默认）	在集群内部暴露 Service，分配一个虚拟 IP，仅集群内可访问。	集群内部
NodePort	在每个节点的固定端口上暴露 Service，通过`NodeIP:NodePort`从集群外部访问。	集群外部（节点网络）
LoadBalancer	在 NodePort 基础上，自动创建一个云负载均衡器（如 AWS ELB、阿里云 SLB），将流量引入集群。	集群外部（通过云厂商 LB）
ExternalName	将 Service 映射到外部的 DNS 名称，不创建代理，而是返回 CNAME 记录。	集群内外（通过 DNS）

4. Service 的工作原理

Service 通过标签选择器（selector）确定后端 Pod 集合。例如，一个 Service 可能选择所有带有app: myapp标签的 Pod。

当 Service 创建后，Kubernetes 控制平面会创建对应的Endpoint 对象（或 EndpointSlice），记录所有匹配 Pod 的 IP 和端口。集群中每个节点上运行的kube-proxy组件负责监听 API Server 中 Service 和 Endpoint 的变化，并动态更新节点上的网络规则（如 iptables、IPVS），将发往 Service IP 的流量转发到后端 Pod。

5. 一个简单的 Service 示例

apiVersion:v1kind:Servicemetadata:name:my-servicespec:selector:app:myapp# 选择带有 app=myapp 标签的 Podports:-protocol:TCPport:80# Service 的端口targetPort:8080# Pod 上容器监听的端口type:ClusterIP# 默认类型，可省略

创建后，集群内其他 Pod 可以通过my-service.default.svc.cluster.local或 ClusterIP 访问该服务，流量会被轮询转发到后端的 Pod 上。

6. 特殊情况：Headless Service

如果设置spec.clusterIP: None，则创建一个Headless Service。它不分配 ClusterIP，也不执行负载均衡，而是直接返回后端 Pod 的 IP 列表。通常用于需要自己控制负载均衡的场景（如 StatefulSet 的有状态应用）或配合 Service Mesh。