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Service

什麼是 Service​

在 Kubernetes 中，一個應用程式通常會運行在多個 Pod 中。每個 Pod 都有自己的 IP 地址，這些 IP 地址是動態分配的，當 Pod 重新啟動或是被重新調度時，IP 可能會改變。這會使得應用程式之間的通信變得困難。這時，Service 就派上用場了。

Kubernetes Service 提供了一個固定的 IP 地址和 DNS 名稱，來抽象出一組 Pod。這組 Pod 可以是相同應用程式的多個副本。Service 通過標籤選擇器來動態地將流量導向這些 Pod，實現了負載均衡。

Service 類型​

ClusterIP​

ClusterIP 是 Kubernetes 中的預設 Service 類型。它在集群內部創建一個虛擬 IP 地址，這個地址只能在集群內部訪問。這適用於內部應用之間的通信，例如前端應用需要訪問後端服務，或是微服務架構中的服務互相調用。

YAML 檔案範例

網路請求順序：

  1. 客戶端發起請求：客戶端（可能是集群內的其他 Pod）發起一個 HTTP 或 HTTPS 請求，目標是這個 Service 的 ClusterIP 地址和指定的端口（80 或 443）。
  2. Service 轉發請求：Service 收到請求後，會根據 selector（在這個例子中是 app: nginx）選擇一個或多個匹配的 Pod。然後，Service 會將請求轉發到這些 Pod 的 targetPort（在這個例子中是 80 或 443）。
  3. Pod 處理請求：被選擇的 Pod 收到請求後，會進行處理，然後回傳結果。這個 Pod 應該啟動一個 Web 服務，例如 Nginx，並且在 targetPort 上監聽請求。
  4. Service 回傳結果：Service 收到 Pod 的回傳結果後，會將結果回傳給原來的客戶端。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service
spec:
    selector:
        app: nginx # 標籤是 app: nginx 的 pods
    type: ClusterIP # 預設是 ClusterIp，其他還有 NodePort, LoadBalancer, ExternalName
    ports:
        - name: http
        port: 80 # Service 對外開放的 port
        targetPort: 80 # Pod 的 port
        protocol: TCP
        - name: https
        port: 443
        targetPort: 443
        protocol: TCP

NodePort​

NodePort 會在每個節點上開放一個特定的端口，從而允許外部流量進入集群並路由到相應的服務。這適合在開發和測試環境中，或者在沒有雲提供商負載均衡器的情況下，讓外部用戶直接訪問應用。

YAML 檔案範例

網路請求順序：

  1. 客戶端發起請求：客戶端（可能是集群外的用戶）發起一個 HTTP 或 HTTPS 請求，目標是節點的 IP 地址和指定的 NodePort（例如 30080 或 30443）。
  2. 節點轉發請求：節點收到請求後，會將請求轉發到 Service 的 ClusterIP 地址和指定的 port（例如 80 或 443）。
  3. Service 轉發請求：Service 收到請求後，會根據 selector（在這個例子中是 app: nginx）選擇一個或多個匹配的 Pod。然後，Service 會將請求轉發到這些 Pod 的 targetPort（在這個例子中是 80 或 443）。
  4. Pod 處理請求：被選擇的 Pod 收到請求後，會進行處理，然後回傳結果。這個 Pod 應該啟動一個 Web 服務，例如 Nginx，並且在 targetPort 上監聽請求。
  5. Service 回傳結果：Service 收到 Pod 的回傳結果後，會將結果回傳給原來的客戶端。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: service
spec:
    selector:
        app: nginx
    type: NodePort
    ports:
        - name: http
        port: 80 # Service 對外開放的 port
        targetPort: 80 # Pod 的 port
        nodePort: 30080 # 節點上開放的 port，範圍是 30000-32767
        protocol: TCP
        - name: https
        port: 443
        targetPort: 443
        nodePort: 30443
        protocol: TCP

LoadBalancer​

LoadBalancer 類型的 Service 會向雲提供商（如 AWS、GCP、Azure）請求創建一個外部的負載均衡器，並分配一個公開的 IP 地址。這適合在生產環境中，允許外部流量可靠地進入應用。通常用於需要高可用性的服務，且需要雲提供商的負載均衡功能。

YAML 檔案範例

網路請求順序：

  1. 客戶端發起請求：客戶端（可能是集群外的用戶）發起一個 HTTP 或 HTTPS 請求，目標是負載均衡器的 IP 地址和指定的 port（例如 80 或 443）。
  2. 負載均衡器轉發請求：負載均衡器收到請求後，會將請求轉發到 Service 的 ClusterIP 地址和指定的 port（例如 80 或 443）。
  3. Service 轉發請求：Service 收到請求後，會根據 selector（在這個例子中是 app: nginx）選擇一個或多個匹配的 Pod。然後，Service 會將請求轉發到這些 Pod 的 targetPort（在這個例子中是 80 或 443）。
  4. Pod 處理請求：被選擇的 Pod 收到請求後，會進行處理，然後回傳結果。這個 Pod 應該啟動一個 Web 服務，例如 Nginx，並且在 targetPort 上監聽請求。
  5. Service 回傳結果：Service 收到 Pod 的回傳結果後，會將結果回傳給原來的客戶端。
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
    name: service
spec:
    selector:
        app: nginx
    type: LoadBalancer
    ports:
        - name: http
        port: 80 # Service 對外開放的 port
        targetPort: 80 # Pod 的 port
        protocol: TCP
        - name: https
        port: 443
        targetPort: 443
        protocol: TCP

ExternalName​

ExternalName 服務會將請求重定向到指定的外部 DNS 名稱。這適合用於集群內的服務需要訪問外部服務，例如第三方 API 或外部數據庫，而不需要暴露內部服務的 IP 地址。

YAML 檔案範例
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service
spec:
  type: ExternalName
  externalName: example.com