第9章 Headless Service 与有状态服务

有些场景不需要负载均衡，而是需要直接访问每一个 Pod。这时就要用到 Headless Service。本章讲解 Headless Service 和 StatefulSet 的配合使用。

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9.1 什么是 Headless Service

将 spec.clusterIP 设为 None，Service 不再分配 ClusterIP，kube-proxy 也不为其创建转发规则。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-headless
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: web
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080

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9.2 DNS 查询行为

普通 Service 的 DNS 查询返回 ClusterIP：

web-service.default.svc.cluster.local -> 10.96.123.45

Headless Service 的 DNS 查询直接返回后端 Pod 的 IP 列表：

web-headless.default.svc.cluster.local -> 10.244.1.10, 10.244.1.11, 10.244.1.12

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9.3 适用场景

• 需要客户端自己决定连接哪个后端（如自定义负载均衡、分片）。
• 有状态服务需要稳定的网络标识（配合 StatefulSet 使用）。
• 需要直接获取所有后端 Pod IP（如 Prometheus 服务发现）。

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9.4 StatefulSet 与 Headless Service

StatefulSet 用于部署有状态应用（如 MySQL、Redis、Zookeeper、Kafka）。每个 Pod 拥有稳定的：

• 名称：<statefulset-name>-<ordinal>，如 web-0、web-1。
• 网络标识：<pod-name>.<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local。
• 存储：通过 volumeClaimTemplates 每个 Pod 拥有独立 PVC。

StatefulSet 示例

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: web
spec:
  serviceName: web-headless
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: web
  template:
    metadata:
      labels:
        app: web
    spec:
      containers:
        - name: web
          image: nginx:alpine
          ports:
            - containerPort: 80

稳定的 DNS 名称

Pod: web-0
DNS: web-0.web-headless.default.svc.cluster.local

Pod: web-1
DNS: web-1.web-headless.default.svc.cluster.local

这样，每个 Pod 都有一个不会随重建而改变的唯一网络标识。

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9.5 Headless Service 与普通 Service 对比

特性	普通 Service	Headless Service
ClusterIP	自动分配	None
kube-proxy 规则	有	无
DNS 返回	ClusterIP	Pod IP 列表 / 有状态 Pod 名称
负载均衡	自动	客户端自己决定
适用场景	无状态微服务	有状态服务、自定义发现

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9.6 本章小结

• Headless Service 不分配 ClusterIP，DNS 直接返回后端 Pod IP。
• 常用于有状态服务、自定义负载均衡、服务发现场景。
• StatefulSet + Headless Service 为每个 Pod 提供稳定的名称、网络和存储。

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本章练习

1. 创建一个 Headless Service 和 3 个 Pod，用 nslookup 观察 DNS 返回。
2. 创建一个 StatefulSet，验证每个 Pod 是否有稳定的 DNS 名称。
3. 思考：什么场景下普通 Service 无法满足需求，必须使用 Headless Service？