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Kubernetes Service详解：从基础到高级的字段配置指南

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2025-09-02 / 0 评论 / 1 点赞 / 28 阅读 / 0 字 / 正在检测是否收录...
温馨提示：
本文最后更新于2025-09-03，若内容或图片失效，请留言反馈。 部分素材来自网络，若不小心影响到您的利益，请联系我们删除。

Kubernetes Service详解：从基础到高级的字段配置指南

在Kubernetes生态系统中，Service是用于定义一组Pod访问策略的核心资源对象。Service为Pod提供稳定的网络访问入口，即使后端Pod发生变化，Service的IP和端口也保持不变。本文将从一个实际的Service配置开始，逐步深入解析各个字段的含义和用法，帮助读者全面掌握Service的配置技巧。

一、Service基础概念

Service是Kubernetes中用于定义一组Pod访问策略的核心资源对象。它为Pod提供稳定的网络访问入口，使得应用可以稳定地被访问，而不需要关心后端Pod的具体IP地址变化。

一个Service对象包含以下几个关键组件：

  • Service本身：定义访问策略和网络配置
  • 标签选择器：用于确定哪些Pod属于这个Service
  • 端口配置：定义Service暴露的端口和目标端口

二、基础Service配置分析

让我们先来看一个基础的Service配置：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: md2multi-frontend-service
spec:
  selector:
    app: md2multi-frontend
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

这个配置定义了一个基本的Service，将访问80端口的流量转发到带有app=md2multi-frontend标签的Pod的8080端口。

基础字段详解

  1. apiVersion：指定要使用的Kubernetes API版本

    • v1表示使用Service的稳定版本API
    • 这是一个固定值，对于Service资源必须是v1

  2. kind：指定资源类型

    • Service表示这是一个Service资源
    • 这也是一个固定值，不能更改

  3. metadata：资源的元数据信息

    • name：Service的名称，必须在命名空间内唯一
    • 在这个例子中，Service的名称是md2multi-frontend-service

  4. spec：Service的规格说明，定义了Service的访问策略

    • selector：标签选择器，用于确定哪些Pod属于这个Service
      • app: md2multi-frontend：匹配标签为app=md2multi-frontend的Pod
    • ports：端口配置列表，定义Service暴露的端口
      • protocol：协议类型，这里是TCP
      • port：Service暴露的端口，这里是80
      • targetPort：目标Pod的端口，这里是8080

三、完善Service必需字段

1. 添加基本元数据

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: md2multi-frontend-service
  namespace: default
  labels:
    app: md2multi-frontend
    version: v1.0
spec:
  selector:
    app: md2multi-frontend
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

在metadata中添加了：

  • namespace：键固定，值可自定义（Service所在的命名空间）
    • default：值可自定义，表示该Service将部署在default命名空间中
  • labels：键固定，值为键值对（Service本身的标签）
    • app: md2multi-frontend：键值对都可自定义（应用标签）
    • version: v1.0：键值对都可自定义（版本标签）

四、Service类型详解

Service有四种类型，每种类型适用于不同的场景：

1. ClusterIP（默认类型）

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: clusterip-service
spec:
  type: ClusterIP
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  • type: ClusterIP：键固定，值可自定义（默认值，可省略）
  • 这是默认的Service类型，只在集群内部可访问
  • Kubernetes会自动分配一个集群内部的虚拟IP

2. NodePort

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nodeport-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080
  • type: NodePort：键固定，值可自定义
  • 在每个节点上开放一个端口，外部可以通过<NodeIP>:<NodePort>访问服务
  • 如果不指定nodePort，Kubernetes会自动分配30000-32767范围内的端口

3. LoadBalancer

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: loadbalancer-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  • type: LoadBalancer：键固定，值可自定义
  • 在云提供商环境中自动创建负载均衡器，并将流量导向Service
  • 通常用于公有云环境

4. ExternalName

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: externalname-service
spec:
  type: ExternalName
  externalName: my.database.example.com
  • type: ExternalName：键固定，值可自定义
  • 将服务映射到DNS名称，而不是Pod选择器
  • 适用于访问集群外部的服务

五、高级Service配置

1. 多端口配置

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: multi-port-service
  labels:
    app: my-app
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
    - name: https
      protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 8443
    - name: metrics
      protocol: TCP
      port: 9090
      targetPort: 9090

支持配置多个端口：

  • 每个端口都需要有唯一的名称（name）
  • 可以为不同端口配置不同的协议
  • targetPort可以是数字或端口名称

2. 添加会话亲和性

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: session-affinity-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  sessionAffinity: ClientIP
  sessionAffinityConfig:
    clientIP:
      timeoutSeconds: 10800

添加了：

  • sessionAffinity: ClientIP：键固定，值可自定义（可以是None或ClientIP）
    • ClientIP：基于客户端IP实现会话亲和性
    • None：默认值，不启用会话亲和性
  • sessionAffinityConfig：键固定，值为对象（会话亲和性配置）
    • clientIP.timeoutSeconds: 10800：键固定，值可自定义（会话超时时间，单位秒）

3. 配置外部IP

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: externalip-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  externalIPs:
    - 192.168.1.100
    - 10.10.10.100

添加了：

  • externalIPs：键固定，值为列表（外部IP列表）
    • 可以指定一个或多个外部IP地址，流量会被路由到Service

4. 配置健康检查

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: healthcheck-service
  annotations:
    service.alpha.kubernetes.io/tolerate-unready-endpoints: "true"
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
  publishNotReadyAddresses: true

添加了：

  • annotations：键固定，值为键值对（Service注解）
    • 可以添加各种注解来控制Service行为
  • publishNotReadyAddresses: true：键固定，值可自定义（布尔值）
    • true：即使Pod未就绪，也会将其加入到Service endpoints中

六、完整的Service配置示例

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: complete-service
  namespace: default
  labels:
    app: my-app
    version: v1.0
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-type: nlb
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
    - name: https
      protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 8443
  sessionAffinity: ClientIP
  sessionAffinityConfig:
    clientIP:
      timeoutSeconds: 10800
  externalTrafficPolicy: Local
  loadBalancerSourceRanges:
    - 10.0.0.0/8
  publishNotReadyAddresses: false

新增了更多高级配置字段：

  • annotations：Service的注解信息
    • 可以用于云提供商特定的配置
  • externalTrafficPolicy：键固定，值可自定义（可以是Cluster或Local）
    • 控制外部流量如何处理
  • loadBalancerSourceRanges：键固定，值为列表（负载均衡器源IP范围）
    • 限制可以访问负载均衡器的IP范围
  • publishNotReadyAddresses：键固定，值可自定义（布尔值）
    • 控制是否将未就绪的Pod发布到Service endpoints

七、字段分类详解

1. 必须字段（固定值）

以下字段具有固定值，不能随意更改：

字段值说明
apiVersionv1Service API版本
kindService资源类型

2. 必须字段（键固定，值可自定义）

以下字段的键是固定的，但值可以自定义：

字段值示例说明
metadata.namemd2multi-frontend-serviceService名称，在命名空间内唯一
spec.selectorapp: md2multi-frontend标签选择器
spec.ports[].port80Service暴露的端口
spec.ports[].targetPort8080目标Pod的端口
spec.ports[].protocolTCP端口协议

3. 必须字段（键值对都可自定义）

以下字段的键和值都可以自定义：

字段键示例值示例说明
metadata.labelsappmd2multi-frontendService标签

4. 可选字段（键固定，值可自定义）

以下字段是可选的，键固定但值可以自定义：

字段值示例说明
metadata.namespacedefault命名空间
spec.typeClusterIPService类型
spec.ports[].namehttp端口名称
spec.sessionAffinityClientIP会话亲和性
spec.sessionAffinityConfig.clientIP.timeoutSeconds10800会话超时时间
spec.externalTrafficPolicyLocal外部流量策略
spec.publishNotReadyAddressesfalse是否发布未就绪地址

5. 可选字段（键值对都可自定义）

以下字段是可选的，键和值都可以自定义：

字段键示例值示例说明
metadata.annotationsservice.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-typenlbService注解
spec.externalIPs[]-192.168.1.100外部IP地址
spec.loadBalancerSourceRanges[]-10.0.0.0/8负载均衡器源IP范围

八、实际应用示例

1. 基础Web应用Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-app-service
  labels:
    app: web-app
spec:
  selector:
    app: web-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080

2. 数据库Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: database-service
  labels:
    app: database
spec:
  selector:
    app: database
  ports:
    - name: mysql
      protocol: TCP
      port: 3306
      targetPort: 3306
  clusterIP: None

3. 负载均衡器Service

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: lb-service
  labels:
    app: lb-app
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/aws-load-balancer-type: nlb
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: lb-app
  ports:
    - name: http
      protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 8080
    - name: https
      protocol: TCP
      port: 443
      targetPort: 8443
  loadBalancerSourceRanges:
    - 10.0.0.0/8
    - 172.16.0.0/12

九、最佳实践建议

  1. 合理选择Service类型：根据应用访问需求选择合适的Service类型
  2. 使用标签选择器：合理使用标签选择器，确保正确的Pod被关联到Service
  3. 命名规范：使用具有描述性的名称，便于识别和管理
  4. 配置健康检查：适当配置健康检查相关参数，确保服务稳定性
  5. 安全配置：使用loadBalancerSourceRanges等参数限制访问来源
  6. 会话亲和性：根据应用需求决定是否启用会话亲和性

十、故障排查要点

  1. 检查Service状态：使用kubectl get services查看Service状态
  2. 查看事件信息：使用kubectl describe service <service-name>查看Service事件
  3. 验证标签匹配：确保selector和Pod的标签正确匹配
  4. 检查Endpoints：使用kubectl get endpoints <service-name>查看Endpoints
  5. 验证端口配置：确认port和targetPort配置是否正确
  6. 检查网络策略：确认网络策略没有阻止流量

通过深入理解Service的各项配置字段，我们可以更好地管理Kubernetes中的服务访问。合理的配置不仅能提高服务的可用性和稳定性，还能简化运维工作。

参考文档

  1. Kubernetes官方文档 - Service
  2. Kubernetes官方文档 - 服务类型
  3. Kubernetes官方文档 - DNS for Services and Pods
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