一、为什么需要 Service？

Pod 是临时的：当 Pod 故障重启、扩缩容或节点故障时，Pod 的 IP 会变化。如果客户端直接用 Pod IP 访问，会因为 IP 变动导致服务中断。Service 的作用：

  1. 固定入口：给一组 Pod 分配一个稳定的访问地址（IP 或域名）。
  2. 负载均衡：自动把请求分发到后端多个 Pod 上，实现流量分担。
  3. 服务发现：通过 Kubernetes 内部 DNS，让集群内的 Pod 可以用 Service 名称访问服务（无需记 IP）。

二、Service 的核心概念

  • 标签选择器（Selector）：Service 通过标签关联后端 Pod（类似 “按标签找人”）。
  • 端口映射：Service 暴露一个端口，转发到 Pod 的实际端口（如 Service 的 80 端口转发到 Pod 的 80 端口）。
  • 类型（Type）：不同类型的 Service 决定了服务的暴露方式（内部访问、外部访问等）。

三、Service 的 5 种类型（含特殊类型）

Kubernetes 提供了 4 种标准 Service 类型和 1 种特殊的 “无头服务”，每种适用于不同场景：

类型作用说明适用场景
ClusterIP仅在集群内部暴露服务，生成一个集群内可见的虚拟 IP（默认类型）集群内服务通信（如前端访问后端 API）
NodePort在每个节点上开放一个静态端口，外部可通过 “节点 IP: 端口” 访问开发 / 测试环境，临时从外部访问服务
LoadBalancer借助云厂商负载均衡器（如 AWS ELB），分配公网 IP 供外部访问生产环境，需要公网访问的服务
ExternalName将 Service 映射到集群外的域名（如 baidu.com），无需关联 Pod访问集群外部服务（如外部数据库）
Headless无固定 IP，DNS 直接返回后端所有 Pod 的 IP 列表有状态应用（如 StatefulSet），需要知道每个 Pod 地址

四、详细实操：每种 Service 类型的配置与验证

1. ClusterIP（默认类型）

场景：仅允许集群内的 Pod 访问服务（如后端 API 供前端访问）。

（1）准备后端 Pod（用 Deployment 管理）

先创建一组 nginx Pod 作为服务提供方，nginx-deploy.yaml：

apiVersion: apps/v1  # Deployment 的 API 版本
kind: Deployment     # 资源类型：Deployment
metadata:
  name: nginx-deploy  # Deployment 名称
spec:
  replicas: 2         # 启动 2 个 Pod 副本（便于测试负载均衡）
  selector:           # 标签选择器：管理标签为 app=nginx 的 Pod
    matchLabels:
      app: nginx
  template:           # Pod 模板
    metadata:
      labels:
        app: nginx    # Pod 的标签（必须与 selector 匹配）
    spec:
      containers:
      - name: nginx   # 容器名称
        image: nginx:1.25  # 容器镜像（nginx 官方镜像）
        ports:
        - containerPort: 80  # 容器内 nginx 监听的端口

创建 Deployment：

kubectl apply -f nginx-deploy.yaml

验证 Pod 状态：

kubectl get pods -l app=nginx  # -l 按标签筛选 Pod
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
# 预期输出（NAME 前缀可能不同）：
[root@k8s-master Service]# kubectl get pod
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
nginx-deploy-8646c796dc-jmdjf   1/1     Running   0          13s
nginx-deploy-8646c796dc-ksgx8   1/1     Running   0          13s
（2）创建 ClusterIP Service

clusterip-svc.yaml：

apiVersion: v1  # Service 的 API 版本（固定为 v1）
kind: Service   # 资源类型：Service
metadata:
  name: nginx-clusterip  # Service 名称（集群内通过此名称访问）
spec:
  type: ClusterIP        # 类型：ClusterIP（默认类型，可省略）
  selector:              # 标签选择器：关联后端 Pod
    app: nginx           # 只关联标签为 app=nginx 的 Pod（与 Deployment 中的 Pod 标签一致）
  ports:                 # 端口映射配置（数组，可配置多个端口）
  - port: 80             # Service 自身暴露的端口（集群内访问时用这个端口）
    targetPort: 80       # 后端 Pod 上的目标端口（必须与 Pod 的 containerPort 一致）
    protocol: TCP        # 协议（默认 TCP，可选 UDP）

配置说明：

  • selector 是核心：Service 通过这个配置找到要代理的 Pod（必须和 Pod 标签完全匹配）。
  • port vs targetPort：客户端访问 Service 的 port，Service 会转发到 Pod 的 targetPort。
（3）创建并验证 Service

创建 Service：

kubectl apply -f clusterip-svc.yaml

查看 Service 信息：

kubectl get svc nginx-clusterip  # svc 是 service 的缩写
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
# 预期输出：
[root@k8s-master Service]# kubectl get svc
NAME              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
kubernetes        ClusterIP   10.96.0.1       <none>        443/TCP   6d18h
nginx-clusterip   ClusterIP   10.100.63.142   <none>        80/TCP    10s
[root@k8s-master Service]# kubectl get svc nginx-clusterip 
NAME              TYPE        CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
nginx-clusterip   ClusterIP   10.100.63.142   <none>        80/TCP    36s
（4）验证集群内访问

Service 仅集群内可见，需在集群内的 Pod 中测试访问：

步骤 1：启动一个临时测试 Pod（用 busybox）：

kubectl run -it --rm busybox --image=busybox:1.36 -- sh
# 说明：
# -it：交互式终端
# --rm：退出后自动删除 Pod
# sh：进入容器后执行的命令

步骤 2：在测试 Pod 内访问 Service：有两种方式（二选一）：

  • 通过 Service 的 ClusterIP：

    wget -qO- 10.100.63.142:80  # 替换为实际的 CLUSTER-IP

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
[root@k8s-master Service]# kubectl run -it --rm busybox --image=busybox:1.36 -- sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # 
/ # 
/ # wget -qO- 10.100.63.142:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

  • 通过 Service 名称（K8s 内部 DNS 自动解析）：

    wget -qO- nginx-clusterip:80
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
/ # wget -qO- nginx-clusterip:80
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
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<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

预期结果：输出 nginx 的默认欢迎页面内容（证明访问成功）。

（5）验证负载均衡

Service 会自动把请求分发到多个 Pod，测试方法：

步骤 1：打开两个终端，分别查看两个 Pod 的日志：

# 终端 1（查看第一个 Pod 日志）：
kubectl logs -f nginx-deploy-8646c796dc-jmdjf  # 替换为实际 Pod 名称

# 终端 2（查看第二个 Pod 日志）：
kubectl logs -f nginx-deploy-8646c796dc-ksgx8  # 替换为另一个 Pod 名称

步骤 2：在测试 Pod 内多次访问 Service：

# 在之前的 busybox 终端中执行：
while true; do wget -qO- nginx-clusterip:80; sleep 2; done  # 每 2 秒访问一次

------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#终端1验证：
2025/11/10 01:14:33 [notice] 1#1: start worker process 32
10.244.169.151 - - [10/Nov/2025:01:18:12 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.151 - - [10/Nov/2025:01:19:04 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:38 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:42 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:46 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:52 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:58 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#终端2验证
2025/11/10 01:14:32 [notice] 1#1: start worker process 32
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:36 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:40 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:44 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:48 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:50 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:21:56 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"
10.244.169.152 - - [10/Nov/2025:01:22:00 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 615 "-" "Wget" "-"

预期结果：两个终端的日志会交替出现访问记录（轮询负载均衡）。

（6）清理资源（重要）
# 退出 busybox 终端（按 Ctrl + D）
kubectl delete -f clusterip-svc.yaml  # 删除 Service
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml   # 删除 Deployment 和 Pod
# 验证：kubectl get svc,deploy,pods 确认无相关资源
2. NodePort（节点端口）

场景：需要从集群外部访问服务（如开发环境中让外部浏览器访问 Web 服务）。原理：在每个节点上开放一个静态端口（NodePort），外部通过 “任意节点 IP:NodePort” 访问，请求会转发到 Service，再到 Pod。

（1）复用后端 Deployment

如果已清理，重新创建 nginx Deployment：

kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
（2）创建 NodePort Service

nodeport-svc.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-nodeport  # Service 名称
spec:
  type: NodePort        # 类型：NodePort
  selector:
    app: nginx          # 关联标签为 app=nginx 的 Pod
  ports:
  - port: 80            # Service 内部端口（集群内访问用）
    targetPort: 80      # 后端 Pod 端口（与 containerPort 一致）
    nodePort: 30080     # 节点上开放的端口（必须在 30000-32767 之间，可选）
    protocol: TCP

配置说明：

  • nodePort：K8s 规定必须在 30000-32767 之间（避免与节点原有端口冲突）。如果不指定，K8s 会自动分配一个。
  • 外部访问路径：节点 IP:nodePort → 节点转发到 Service 的 port → 转发到 Pod 的 targetPort。
（3）创建并验证 Service

创建 Service：

kubectl apply -f nodeport-svc.yaml

查看 Service 信息：

kubectl get svc nginx-nodeport
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
# 预期输出：
[root@k8s-master Service]# kubectl get svc
NAME             TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes       ClusterIP   10.96.0.1        <none>        443/TCP        6d18h
nginx-nodeport   NodePort    10.108.167.158   <none>        80:30080/TCP   15s
（4）获取节点 IP

外部访问需要知道节点的 IP：

kubectl get nodes -o wide
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
# 预期输出（关注 INTERNAL-IP）：
[root@k8s-master Service]# kubectl get nodes -o wide
NAME         STATUS   ROLES                  AGE     VERSION   INTERNAL-IP    EXTERNAL-IP   OS-IMAGE                KERNEL-VERSION           CONTAINER-RUNTIME
k8s-master   Ready    control-plane,master   6d18h   v1.23.0   10.132.47.60   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://26.1.4
k8s-node1    Ready    <none>                 6d17h   v1.23.0   10.132.47.61   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://26.1.4
k8s-node2    Ready    <none>                 6d17h   v1.23.0   10.132.47.62   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://26.1.4
k8s-node3    Ready    <none>                 6d17h   v1.23.0   10.132.47.63   <none>        CentOS Linux 7 (Core)   3.10.0-1160.el7.x86_64   docker://26.1.4
（5）验证外部访问

根据你的环境选择访问方式：

  • 本地虚拟机 / 服务器集群：直接用节点 IP + nodePort 访问：

    curl 10.132.47.61:30080  # 替换为实际节点 IP 和 nodePort
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
[root@k8s-master Service]# curl 10.132.47.61:30080
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
html { color-scheme: light dark; }
body { width: 35em; margin: 0 auto;
font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>

<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>

<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>

# 或在浏览器访问 http://10.132.47.61:30080，应看到 nginx 页面

  • 外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

  • minikube 环境：minikube 会模拟节点，需用专用命令暴露端口：

    minikube service nginx-nodeport --url
# 输出示例：http://192.168.49.2:30080，直接在浏览器访问该地址
（6）清理资源
kubectl delete -f nodeport-svc.yaml
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml
# 验证：确认资源已删除
3. LoadBalancer（负载均衡器）

场景：生产环境中需要通过公网 IP 稳定访问服务（依赖云厂商支持，如 AWS、阿里云）。原理：在 NodePort 基础上，云厂商会自动创建一个负载均衡器，并分配公网 IP，外部直接通过该 IP 访问。

（1）复用后端 Deployment
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
（2）创建 LoadBalancer Service

loadbalancer-svc.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-loadbalancer  # Service 名称
spec:
  type: LoadBalancer        # 类型：LoadBalancer
  selector:
    app: nginx              # 关联标签为 app=nginx 的 Pod
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP

配置说明：

  • 云环境中，创建后会自动分配一个公网 IP（EXTERNAL-IP），外部直接通过该 IP 访问（无需记节点 IP）。
  • 本地集群（如 minikube）中，EXTERNAL-IP 会显示为 <pending>（无法创建真实负载均衡器），但仍可通过 NodePort 访问（类似 NodePort 类型）。
（3）创建并验证 Service

创建 Service：

kubectl apply -f loadbalancer-svc.yaml

查看 Service 信息：

kubectl get svc nginx-loadbalancer
（4）验证访问（云环境）

直接通过 EXTERNAL-IP 访问：

curl 123.45.67.89  # 替换为实际的 EXTERNAL-IP
（5）清理资源
kubectl delete -f loadbalancer-svc.yaml
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml
4. ExternalName（外部名称）

场景：需要在集群内访问外部服务（如外部数据库、第三方 API），通过 Service 名称间接访问，避免硬编码外部域名。原理：将 Service 映射到一个外部域名（如 www.baidu.com），集群内访问 Service 名称时，会自动解析为外部域名。

（1）创建 ExternalName Service

externalname-svc.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: externalname-demo  # Service 名称（集群内用此名称访问）
spec:
  type: ExternalName       # 类型：ExternalName
  externalName: www.baidu.com  # 映射到外部域名（这里以百度为例）

配置说明：

  • 无 selector 和 ports：因为它不关联集群内的 Pod，只做 DNS 别名映射。
  • 集群内访问 externalname-demo.default.svc.cluster.local（Service 完整域名）时，会被 DNS 解析为 www.baidu.com。
（2）创建并验证 Service

创建 Service：

kubectl apply -f externalname-svc.yaml

查看 Service 信息：

kubectl get svc externalname-demo
（3）验证 DNS 解析和访问

在集群内的 Pod 中测试：

步骤 1：启动临时测试 Pod：

kubectl run -it --rm busybox --image=busybox:1.36 -- sh

步骤 2：解析 Service 域名：

nslookup externalname-demo.default.svc.cluster.local
# 预期输出（返回百度的 IP）：
# Server:    10.96.0.10
# Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
# Name:      externalname-demo.default.svc.cluster.local
# Address 1: 180.101.50.242
# Address 2: 180.101.50.188

步骤 3：通过 Service 名称访问外部服务：

wget -qO- externalname-demo  # 实际访问的是 www.baidu.com
# 预期输出：百度首页的 HTML 内容
（4）清理资源
# 退出 busybox 终端（Ctrl + D）
kubectl delete -f externalname-svc.yaml
5. Headless Service（无头服务）

场景：有状态应用（如数据库集群、ZooKeeper）需要知道每个 Pod 的 IP 地址，而不是通过一个统一的 Service IP 访问。原理：无头服务没有固定的 ClusterIP，DNS 解析时会直接返回所有关联 Pod 的 IP 列表，客户端可自行选择访问哪个 Pod。

（1）复用后端 Deployment
kubectl apply -f nginx-deploy.yaml
（2）创建 Headless Service

headless-svc.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-headless  # Service 名称
spec:
  clusterIP: None       # 关键：设置为 None 表示无头服务（无固定 IP）
  selector:
    app: nginx          # 关联标签为 app=nginx 的 Pod
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP

配置说明：

  • clusterIP: None 是无头服务的标志，K8s 不会为其分配 ClusterIP。
  • 主要用于 StatefulSet 控制器：每个 Pod 有固定名称（如 web-0、web-1），结合无头服务的 DNS 解析，可实现 Pod 间的稳定通信。
（3）创建并验证 Service

创建 Service：

kubectl apply -f headless-svc.yaml

查看 Service 信息：

kubectl get svc nginx-headless
# 预期输出（CLUSTER-IP 为 None）：
# NAME             TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
# nginx-headless   ClusterIP   None         <none>        80/TCP    10s
（4）验证 DNS 解析（返回所有 Pod IP）

在集群内的 Pod 中测试：

步骤 1：启动临时测试 Pod：

kubectl run -it --rm busybox --image=busybox:1.36 -- sh

步骤 2：解析无头服务域名：

nslookup nginx-headless.default.svc.cluster.local
# 预期输出（返回 2 个 Pod 的 IP，与后端 Pod 数量一致）：
# Server:    10.96.0.10
# Address 1: 10.96.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
# Name:      nginx-headless.default.svc.cluster.local
# Address 1: 10.244.1.15  # 第一个 Pod 的 IP
# Address 2: 10.244.2.16  # 第二个 Pod 的 IP
（5）清理资源
# 退出 busybox 终端
kubectl delete -f headless-svc.yaml
kubectl delete -f nginx-deploy.yaml

五、总结

Service 类型核心特点访问方式关键配置
ClusterIP集群内固定 IP，仅内部访问Service 名称:port 或 ClusterIP:port无需特殊配置（默认类型）
NodePort节点开放静态端口，外部可访问节点 IP:NodePorttype: NodePort + nodePort
LoadBalancer云厂商负载均衡器，公网 IP 访问EXTERNAL-IP:porttype: LoadBalancer
ExternalName映射到外部域名，无选择器Service 名称 解析为外部域名type: ExternalName + externalName
Headless无固定 IP，返回所有 Pod IP直接访问 Pod IP（通过 DNS 解析）clusterIP: None

------ | ------------------------------------- |
| ClusterIP | 集群内固定 IP，仅内部访问 | Service 名称:port 或 ClusterIP:port | 无需特殊配置（默认类型） |
| NodePort | 节点开放静态端口，外部可访问 | 节点 IP:NodePort | type: NodePort + nodePort |
| LoadBalancer | 云厂商负载均衡器，公网 IP 访问 | EXTERNAL-IP:port | type: LoadBalancer |
| ExternalName | 映射到外部域名，无选择器 | Service 名称 解析为外部域名 | type: ExternalName + externalName |
| Headless | 无固定 IP，返回所有 Pod IP | 直接访问 Pod IP（通过 DNS 解析） | clusterIP: None |

# kubernetes # java # 容器
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