Kubernetes の Service とは何で、ClusterIP・NodePort・LoadBalancer の違いは何ですか？

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Service** は、label で選択された*一群の Pod* に安定したネットワーク上の同一性（仮想 IP と DNS 名）を与えます。Pod は ephemeral で IP が変わるため、Service がクライアントの使う永続的なアドレスであり、その背後にある健全な Pod 群にわたって**負荷分散（load-balance）**します。

## なぜ Service が存在するのか

```text
Pods come and go (new IP each time). Clients need a STABLE endpoint.
A Service:
  → selects Pods by label  (selector: app=web)
  → gets a fixed virtual IP + DNS name (web.default.svc.cluster.local)
  → load-balances requests across the matching, READY Pods
```

## 主要な 3 つの Service タイプ

```text
ClusterIP    (default)  → reachable ONLY inside the cluster
                          for pod-to-pod / internal service communication
NodePort               → opens a port on EVERY node (30000-32767)
                          external traffic hits nodeIP:nodePort → Service → Pods
LoadBalancer           → provisions an external cloud load balancer
                          gives a public IP that routes to the Service
```

```text
       Internet
          │
   ┌──────┴───────┐
   │ LoadBalancer │  (cloud LB, public IP)   ← for public services
   └──────┬───────┘
          │
   ┌──────┴───────┐
   │  NodePort    │  (node:30080)            ← exposes on each node
   └──────┬───────┘
          │
   ┌──────┴───────┐
   │  ClusterIP   │  (10.96.x.x, internal)   ← the base building block
   └──────┬───────┘
       Pods (app=web)
LoadBalancer builds on NodePort, which builds on ClusterIP.
```

## ClusterIP（内部）

```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
spec:
  type: ClusterIP          # デフォルト。省略可能
  selector:
    app: web               # label app=web を持つ Pod にマッチ
  ports:
    - port: 80             # Service のポート
      targetPort: 8080     # コンテナのポート
```

他の Pod は DNS で到達します：`http://web`（同じ namespace）または `http://web.default.svc.cluster.local`。

## NodePort と LoadBalancer

```yaml
# NodePort — 各ノードが nodePort で待ち受け、Service へ転送する
spec:
  type: NodePort
  selector: { app: web }
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080      # 任意。30000-32767
---
# LoadBalancer — クラウドが public IP を持つ外部 LB をプロビジョニングする
spec:
  type: LoadBalancer
  selector: { app: web }
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
```

```bash
kubectl get svc            # タイプ、cluster IP、external IP を見る
kubectl get endpoints web  # Service の背後にある実際の Pod IP
```

## なぜ重要なのか

Service は Kubernetes におけるネットワーキングの仕組みそのものであり、それとタイプの階層を理解することは必須の日常的な知識です。Pod は ephemeral で再作成のたびに新しい IP を得るため、クライアントを Pod の IP に直接向けることはできません。**Service** はこれを、label で選択された Pod 群の前に**安定した仮想 IP と DNS 名**を提供し、Ready な Pod だけにトラフィックを**負荷分散**することで解決します。3 つのタイプは階層的な段階を成します。**ClusterIP**（デフォルト）は pod-to-pod や service-to-service の通信のための内部専用アドレスを与え、基盤となる構成要素です。**NodePort** はすべてのノードに固定ポートを開き、外部トラフィックが Service に届くようにします。**LoadBalancer** はさらに進んで、public IP を持つ外部クラウド load balancer をプロビジョニングします — 各タイプはその下のタイプの上に積み上がっています。どれを使うか — 内部のマイクロサービストラフィックには ClusterIP、基本的な外部アクセスやオンプレ構成には NodePort、クラウド上で public なエンドポイントを公開するには LoadBalancer（そして実務では、HTTP ルーティングのために ClusterIP Service の前に置く Ingress）— を知ることは、コンポーネント同士や外界とどう通信させるかを設計する核心です。ほぼすべての実際の workload が安定した接続性と負荷分散を必要とするため、Service とそのタイプを理解することは、設計でもデバッグでも絶えず登場する Kubernetes ネットワーキングの基礎知識です。

なぜ Service が存在するのか

主要な 3 つの Service タイプ

ClusterIP（内部）

NodePort と LoadBalancer

なぜ重要なのか

関連する質問