Kubernetes에서 Service란 무엇이며, ClusterIP, NodePort, LoadBalancer의 차이는 무엇인가?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Service**는 label로 선택된 *Pod 집합*에 안정적인 네트워크 신원(가상 IP와 DNS 이름)을 부여한다. Pod는 일시적이고 IP가 바뀌므로, Service가 클라이언트가 사용하는 지속적인 주소이며, 그 뒤의 정상 Pod들에 걸쳐 **로드 밸런싱**을 한다.

## Service가 존재하는 이유

```text
Pod는 왔다 갔다 한다 (매번 새 IP). 클라이언트에게는 안정적인 엔드포인트가 필요하다.
Service는:
  → label로 Pod를 선택  (selector: app=web)
  → 고정된 가상 IP + DNS 이름을 받음 (web.default.svc.cluster.local)
  → 매칭되고 준비된(READY) Pod들에 요청을 로드 밸런싱
```

## 세 가지 주요 Service 유형

```text
ClusterIP    (기본값)   → 클러스터 내부에서만 접근 가능
                          pod-to-pod / 내부 service 통신용
NodePort               → 모든 노드에 포트를 개방 (30000-32767)
                          외부 트래픽이 nodeIP:nodePort → Service → Pod
LoadBalancer           → 외부 클라우드 load balancer를 프로비저닝
                          Service로 라우팅되는 공인 IP를 부여
```

```text
       Internet
          │
   ┌──────┴───────┐
   │ LoadBalancer │  (cloud LB, public IP)   ← 공개 서비스용
   └──────┬───────┘
          │
   ┌──────┴───────┐
   │  NodePort    │  (node:30080)            ← 각 노드에 노출
   └──────┬───────┘
          │
   ┌──────┴───────┐
   │  ClusterIP   │  (10.96.x.x, internal)   ← 기반 구성 요소
   └──────┬───────┘
       Pods (app=web)
LoadBalancer는 NodePort 위에, NodePort는 ClusterIP 위에 쌓인다.
```

## ClusterIP (내부)

```yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web
spec:
  type: ClusterIP          # 기본값; 생략 가능
  selector:
    app: web               # app=web label을 가진 Pod와 매칭
  ports:
    - port: 80             # Service 포트
      targetPort: 8080     # 컨테이너 포트
```

다른 Pod는 DNS로 도달한다: `http://web` (같은 namespace) 또는 `http://web.default.svc.cluster.local`.

## NodePort와 LoadBalancer

```yaml
# NodePort — 모든 노드가 nodePort에서 수신하여 Service로 전달
spec:
  type: NodePort
  selector: { app: web }
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
      nodePort: 30080      # 선택 사항; 30000-32767
---
# LoadBalancer — 클라우드가 공인 IP를 가진 외부 LB를 프로비저닝
spec:
  type: LoadBalancer
  selector: { app: web }
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 8080
```

```bash
kubectl get svc            # 유형, cluster IP, external IP 보기
kubectl get endpoints web  # Service 뒤의 실제 Pod IP들
```

## 왜 중요한가

Service는 Kubernetes에서 네트워킹이 동작하는 방식이므로, 그것과 유형 계층을 이해하는 것은 매일 쓰는 필수 지식이다. Pod는 일시적이고 재생성될 때마다 새 IP를 받기 때문에 클라이언트를 Pod IP로 직접 향하게 할 수 없다; **Service**는 label로 선택된 Pod 집합 앞에 **안정적인 가상 IP와 DNS 이름**을 제공하고, Ready 상태인 Pod들에게만 트래픽을 **로드 밸런싱**함으로써 이를 해결한다. 세 유형은 계층적 진행을 이룬다: **ClusterIP**(기본값)는 pod-to-pod 및 service-to-service 통신을 위한 내부 전용 주소를 제공하는 기반 구성 요소다; **NodePort**는 외부 트래픽이 Service에 도달할 수 있도록 모든 노드에 고정 포트를 개방한다; **LoadBalancer**는 공인 IP를 가진 외부 클라우드 load balancer를 프로비저닝하여 한 걸음 더 나아간다 — 각 유형이 그 아래 유형 위에 쌓인다. 어느 것을 선택할지 아는 것 — 내부 microservice 트래픽에는 ClusterIP, 기본적인 외부 접근이나 온프레미스 구성에는 NodePort, 클라우드에서 공개 엔드포인트를 노출하려면 LoadBalancer(그리고 실제로는 HTTP 라우팅을 위해 ClusterIP Service 앞에 Ingress) — 은 구성 요소들이 서로 그리고 외부 세계와 통신하는 방식을 설계하는 데 핵심이다. 거의 모든 실제 워크로드가 안정적인 연결과 로드 밸런싱을 필요로 하므로, Service와 그 유형을 이해하는 것은 설계와 디버깅 양쪽에서 끊임없이 등장하는 Kubernetes 네트워킹의 기초 지식이다.

Service가 존재하는 이유

세 가지 주요 Service 유형

ClusterIP (내부)

NodePort와 LoadBalancer

왜 중요한가

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