无头服务（Headless Service）

无头服务

无头服务（Headless Service）是 Kubernetes 中的一种特殊服务类型，主要用于提供稳定的网络标识，而不需要通过负载均衡来分配流量。它允许直接访问 Pod，而不经过集群内的负载均衡器，并且通常用于有状态的应用场景（如 StatefulSet）。无头服务的典型用例是数据库、缓存、或者有状态的集群应用。

无头服务的特点

没有 Cluster IP：与普通服务不同，无头服务不分配 ClusterIP，因此不会通过服务的 IP 地址进行负载均衡。
直接解析到 Pod IP：当客户端通过无头服务的 DNS 名称查询时，Kubernetes 会直接返回与该服务匹配的 Pod 的 IP 地址列表。客户端可以直接与这些 Pod 通信。
有状态应用：无头服务常用于有状态的应用，如 Kafka、Elasticsearch、Zookeeper 等，这类应用需要能够直接访问特定 Pod，而不是通过负载均衡器随机访问。也会通常与 StatefulSet 结合使用，以便于有状态应用能够通过稳定的网络标识直接访问各个 Pod
自定义负载均衡：在某些情况下，应用可能希望自己管理负载均衡，而不依赖 Kubernetes 提供的负载均衡功能。

无头服务的 DNS 解析

无头服务的 DNS 解析与普通服务不同。普通服务通过单个 ClusterIP 提供服务，而无头服务返回的 DNS 记录是所有匹配的 Pod 的 IP 地址列表。以下是几种 DNS 解析方式：

Pod 级别的 DNS 解析：客户端可以通过 <pod-name>.<svc-name>.namespace.svc.cluster.local 直接访问特定 Pod。
服务级别的 DNS 解析：无头服务会返回一个包含所有相关 Pod 的 IP 地址的列表，客户端可以选择其中一个进行通信。

无头服务与 Pod 的关联

无头服务（Headless Service）与 Pod 的关联主要是通过选择器（selector）来完成的。无头服务通过选择器将流量路由到符合条件的 Pod，而 Deployment 负责创建和管理这些 Pod，它定义了要运行的 Nginx Pod 的副本和配置。使用标签（label）来标识这些 Pod。Kubernetes 中的服务选择器只能选择与服务位于同一命名空间中的 Pod。因此，定义无头服务的 selector 必须匹配它所管理的 Pod 的标签，而这些 Pod 必须在同一命名空间中。

关联流程

创建 Deployment：Deployment 会创建多个 Pod，并将这些 Pod 赋予 app: nginx 标签。
创建无头服务：无头服务根据选择器 app: nginx 查找所有带有该标签的 Pod。
DNS 解析：无头服务会为每个 Pod 创建 DNS 记录，格式为 <pod-name>.nginx-headless.<namespace>.svc.cluster.local，允许直接通过 DNS 名称访问每个 Pod。

创建无头服务

要创建一个无头服务，只需在服务的 spec 中将 clusterIP 字段设置为 None。以下是一个创建无头服务的示例：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: nginx-headlessnamespace: test
spec:clusterIP: None  # 无头服务，不分配 ClusterIPselector:app: nginx-headless  # 选择带有 app: nginx 标签的 Podports:- port: 80targetPort: 80

clusterIP: None：表示这是一个无头服务，不会分配 ClusterIP。无头服务直接返回匹配 Pod 的 IP 地址。
selector: app: nginx-headless：选择所有带有 app: nginx-headless 标签的 Pod。
ports：定义服务监听的端口和目标端口，port: 80 是服务端口，targetPort: 80 是 Pod 上的容器端口。

创建 nginx deployment

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:labels:app: nginx-headlessname: nginx-headlessnamespace: test
spec:replicas: 2selector:matchLabels:app: nginx-headlesstemplate:metadata:labels:app: nginx-headlessspec:containers:- image: m.daocloud.io/docker.io/library/nginx:latestname: nginxports:- name: httpcontainerPort: 80       #容器端口

metadata.labels 和 spec.selector.matchLabels：确保 Deployment 和 Service 的标签匹配，使无头服务能够选择这些 Pod。
replicas: 2：指定运行两个 Nginx Pod。
template.metadata.labels：Pod 模板中的标签，确保 Pod 带有 app: nginx-headless 标签。
containers：定义容器的镜像和端口设置，containerPort: 80 是容器中的端口。

测试

测试部署的 nginx 的 PodIP 分别为

pod/nginx-headless-69db456d87-k4x4b 10.244.2.212 node2
pod/nginx-headless-69db456d87-ztdt4 10.244.1.62 node1

本地测试

测试本地服务解析

<service>.<namespace>.svc.cluster.local

# 测试本地DNS解析无头服务
kubectl exec -it nginx -n test -- nslookup nginx-headless.test.svc.cluster.local

测试本地单个 Pod 解析

<pod-name>.nginx-headless.<namespace>.svc.cluster.local

# 测试本地DNS解析单个pod
kubectl exec -it nginx -n test -- nslookup nginx-headless-69db456d87-k4x4b.nginx-headless.test.svc.cluster.local

跨域测试

导出无头服务

# 导出服务
subctl export service --namespace test nginx-headless
# 查看serviceimport
kubectl get serviceimport -A
# 查看serviceexport
kubectl get serviceexport -A

测试跨域服务解析

<service>.<namespace>.svc.clusterset.local 或者

<clusterid>.<service>.<namespace>.svc.clusterset.local

kubectl exec -it nginx -n test -- nslookup nginx-headless.test.svc.clusterset.local
# 或者
kubectl exec -it nginx -n test -- nslookup pve3.nginx-headless.test.svc.clusterset.local

测试跨域单个 Pod 解析

<pod-name>.<clusterid>.<service>.<namespace>.svc.clusterset.local

kubectl exec -it nginx -n test -- nslookup nginx-headless-69db456d87-ztdt4.pve3.nginx-headless.test.svc.clusterse
t.local