ClusterIP、NodePort 和 LoadBalancer：Kubernetes 服務類型
一、概述
Kubernetes 是容器編排的強大工具，可輕鬆管理和部署容器化應用程序。它的一個關鍵特性是服務抽象，它允許用戶將他們的應用程序公開為集群中的網絡服務。
在本教程中，我們將深入研究 Kubernetes 中的三種主要服務類型ClusterIP 、 NodePort和LoadBalancer ，探索它們的優點和局限性，並了解它們的使用最佳實踐。到本指南結束時，我們將獲得有關優化容器化應用程序的寶貴見解。
2. 什麼是容器編排？
部署、擴展和管理容器化應用程序的自動化稱為容器編排。此外，它還涉及跨服務器集群管理容器，並提供負載平衡、服務發現和自動故障轉移等功能。
3. Kubernetes 中的服務類型
讓我們仔細看看不同的服務類型。
3.1. ClusterIP服務
ClusterIP是 Kubernetes 中的默認服務類型，它提供應用程序不同組件之間的內部連接。 Kubernetes 為ClusterIP服務分配一個虛擬 IP 地址，該服務在創建期間只能從集群內部訪問。這個 IP 地址是穩定的，即使服務後面的 pod 被重新調度或更換也不會改變。
ClusterIP服務是我們應用程序的不同組件之間不需要暴露給外界的內部通信的絕佳選擇。例如，如果我們有一個處理數據並將其發送到另一個微服務進行進一步處理的微服務，我們可以使用ClusterIP服務來連接它們。
要在 Kubernetes 中創建ClusterIP服務，我們需要在 YAML 文件中定義它並將其應用到集群中。下面是一個簡單的ClusterIP服務定義示例：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: backend
spec:
selector:
app: backend
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 8080在此示例中，我們定義了一個名為backend的服務，該服務帶有一個選擇器，該選擇器以標記為app: backend.該服務公開端口80 ，這是客戶端用來訪問服務的端口，並將流量轉發到 pod 的端口8080 ，這是後端應用程序運行的地方。
3.2. NodePort服務
NodePort服務通過啟用與我們應用程序的外部連接來擴展ClusterIP服務的功能。當我們在集群中滿足定義條件的任何節點上創建NodePort服務時， Kubernetes 會打開一個指定端口，將流量轉發到節點上運行的相應ClusterIP服務。
這些服務非常適合需要從集群外部訪問的應用程序，例如 Web 應用程序或 API。使用NodePort服務，我們可以使用節點的 IP 地址和分配給該服務的端口號來訪問我們的應用程序。
讓我們看一個簡單的NodePort服務定義示例：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: frontend
spec:
selector:
app: frontend
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 8080我們定義了一個名為frontend服務，它通過設置一個選擇器來定位標有app: frontend pod。該服務公開端口80並將流量轉發到 pod 的端口8080 。我們將服務類型設置為NodePort ，Kubernetes 在集群內符合條件的節點上的特定端口上公開服務。
當我們創建NodePort服務時，Kubernetes 會分配預定義範圍30000-32767中的端口號。此外，我們可以通過將nodePort字段添加到服務定義來指定自定義端口號：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: frontend
spec:
selector:
app: frontend
type: NodePort
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 8080
nodePort: 30080nodePort字段指定為30080 ，它告訴 Kubernetes 在集群中的每個節點上公開端口30080上的服務。
3.3. LoadBalancer服務
LoadBalancer服務從外部連接我們的應用程序，生產環境在高可用性和可擴展性至關重要的地方使用它們。當我們創建LoadBalancer服務時， Kubernetes 會在我們的雲環境中提供負載均衡器並將流量轉發到運行該服務的節點。
LoadBalancer服務非常適合需要處理高流量的應用程序，例如 Web 應用程序或 API。借助LoadBalancer服務，我們可以使用分配給負載均衡器的單個 IP 地址訪問我們的應用程序。
下面是一個簡單的LoadBalancer服務定義示例：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: web
spec:
selector:
app: web
type: LoadBalancer
ports:
- name: http
port: 80
targetPort: 8080我們將服務類型設置為LoadBalancer以指示 Kubernetes 提供負載均衡器。在這裡，我們定義了一個名為web的服務，並指定了一個選擇器，該選擇器以標有app: web pod 為目標。此外，我們公開端口80並將流量轉發到 pod 的端口8080 。
創建LoadBalancer服務後，Kubernetes 會在雲環境中使用公網 IP 地址提供負載均衡器。我們可以使用這個 IP 地址從集群外部訪問我們的應用程序。
4. 選擇正確的服務類型
| 服務類型 | 用例 | 輔助功能 | 資源分配 |
|---|---|---|---|
ClusterIP | 應用程序組件之間的內部通信 | 僅在集群內 | 所需資源最少 |
NodePort | Web 應用程序或 API 的外部可訪問性 | 可通過節點上的高編號端口從集群外部訪問 | 需要額外的資源 |
LoadBalancer | 高流量的生產環境 | 可通過負載均衡器從集群外部訪問 | 需要大量資源 |
| 雲提供商的負載均衡器 | 為 Kubernetes 使用雲提供商 | 可通過雲提供商的負載均衡器從集群外部訪問 | 可能會導致成本節約和更好的性能 |
5.結論
在本文中，我們了解到 Kubernetes 提供了一系列強大的服務來管理我們應用程序的各個組件之間的網絡連接。
ClusterIP 、 NodePort和LoadBalancer服務是三種主要的服務類型，每種都有不同的特徵。通過了解它們的差異，我們可以為我們的應用程序選擇合適的服務，確保安全性、可擴展性和可用性。
因此，在決定服務類型之前仔細評估我們應用程序的需求至關重要。通過選擇正確的服務類型，我們可以輕鬆而自信地在 Kubernetes 上構建和管理應用程序。