今日目標

• 理解 Kubernetes 將服務暴露給外部流量的兩大主流 Service 型態：NodePort 與 LoadBalancer。
• 搞懂 NodePort 的端口範圍限制（30000–32767）與底層轉發原理。
• 掌握雲端環境中 LoadBalancer 如何與雲端供應商（Cloud Provider）整合。
• 實戰操作：將 Nginx 服務改為 NodePort / LoadBalancer，並在本地瀏覽器成功存取。

外部流量進入 K8s 的兩大主流方式

在 Day 10 中，我們學到了預設的 ClusterIP 只能在集群內部互相溝通。但如果我們做的是面向大眾的 Web 網站或公開 API，外部的使用者該如何連進來？

Kubernetes 提供了兩種直接的 Service 型態來開門迎客：

方案一：NodePort（在每個節點開一扇門）

運作原理

• Kubernetes 會在集群中的**每一個節點（Node）**上，開放一個一模一樣的專用連接埠（Port）。
• 預設端口範圍為 30000–32767（避免與常用系統 Port 衝突）。
• 外部使用者只要連線到 任意節點的 IP:指定 NodePort，流量就會被 kube-proxy 自動轉發到後端的 Pod。

適用場景

• 本地開發測試、Demo 展示。
• 自建機房（On-Premises）且沒有外部負載平衡器時的臨時方案。

方案二：LoadBalancer（雲端企業級標準）

運作原理

• 當在公有雲（如 AWS EKS、GCP GKE）上建立 type: LoadBalancer 的 Service 時，Kubernetes 會主動向雲端平台申請一台專屬的硬體/軟體負載平衡器（例如 AWS Network Load Balancer）。
• 雲端平台會配置一個公網 IP 或 DNS 網址給這個 Service。
• 外部流量進入雲端 LoadBalancer ➔ 轉發到各 NodePort ➔ 轉發到 Service ➔ 最終到達 Pod。

實戰演練：在本地測試 NodePort 與 LoadBalancer

實戰 A：建立 NodePort Service

建立 nginx-nodeport.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-nodeport-service
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: nginx-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80          # Service 內部的 Port
      targetPort: 80    # Pod 容器的 Port
      nodePort: 30080   # 指定在 Node 上開放的 Port (30000-32767)

套用配置：

kubectl apply -f nginx-nodeport.yaml

檢查 Service 狀態：

kubectl get svc nginx-nodeport-service

預期輸出：

NAME                     TYPE       CLUSTER-IP      EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
nginx-nodeport-service   NodePort   10.108.85.12    <none>        80:30080/TCP   10s

在 Minikube 環境中，快速取得可連線的外部 URL：

minikube service nginx-nodeport-service --url

複製終端機輸出的網址（例如 http://127.0.0.1:54321 或 http://192.168.49.2:30080）貼到瀏覽器，就能直接看到 Nginx 畫面！

實戰 B：體驗 LoadBalancer Service

建立 nginx-loadbalancer.yaml：

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-lb-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: nginx-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80

套用配置：

kubectl apply -f nginx-loadbalancer.yaml

注意：如果在本地 Minikube，EXTERNAL-IP 會一直卡在 <pending>，因為本地沒有 AWS 或 GCP 的負載平衡器驅動。

要在 Minikube 模擬雲端 LoadBalancer，只需另開一個終端機執行：

minikube tunnel

執行後回到原視窗再次查詢 kubectl get svc nginx-lb-service，你會發現 EXTERNAL-IP 成功分到了 127.0.0.1！直接在瀏覽器打開 http://localhost 即可存取。

NodePort 與 LoadBalancer 的缺點是什麼？

雖然這兩種方式成功讓外部連進來了，但在大型系統中仍有瓶頸：

1. NodePort 端口浪費與雜亂：每個服務都要佔用一個 30000+ 的特殊 Port，使用者訪問時還要記 Port 號（如 :30080），極不人性化。
2. LoadBalancer 成本高昂：在雲端每開一個 LoadBalancer Service，雲端廠商每個月都會額外收費。如果有 50 個微服務，就要開 50 台 Load Balancer，帳單會非常可觀。

我們能不能只用一個公網 IP（Port 80/443），透過不同的網域名稱（Domain）或路徑（Path），自動把流量分派給不同的後端 Service 呢？

本日小結

今天我們掌握了將 Kubernetes 服務對外公開的兩種方式：

• NodePort：簡單直接，在每個 Node 上開特定 Port 轉發。
• LoadBalancer：雲端標準，由雲端平台配發獨立公網 IP 與負載平衡器。

為了解決多個微服務共用單一流量入口與網域路由的需求，明天 Day 12，我們將學習七層網路的流量總管：「流量總管：Ingress 與 Ingress Controller 網域路由設定」！