發佈於 作者: Johnny

關於 Kubernetes (K8S) 二個 Pod 與 Service 連線的一些細節

在 Kubernetes 的微服務架構中，了解 Pod 之間的連線細節是至關重要的一環。透過這篇文章的例子，深度探討 Kubernetes 的工作原理，讓讀者不僅理解 Pod 與 Service 之間的基本關聯，還能掌握其背後的機制與細節。我們將從 Pod 的概念和建立開始，進一步講解 Service 的角色和功能，並討論如何實現兩者間的連線。希望通過這篇文章，讀者能夠更具信心地運用 Kubernetes，無論是管理現有的微服務，還是設計新的應用架構。我們將嘗試將這些概念以最簡潔明了的方式呈現，使初學者和專業人士都能從中獲益。本文章帶你深入淺出，一窺 Kubernetes 的核心，理解與掌握 Pod 連線的關鍵知識。

範例需求

  • 建置二個 Deployment 而讓他們能夠內網互相溝通
  • 用一個 LoadBalancer 對應到其中一個 Deployment

配置範例

以下是一個 Kubernetes 配置範例，建立兩個 Deployment 並讓它們能夠內網互相溝通，以及一個 LoadBalancer 服務對應到其中一個 Deployment：

deployment.yml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-1
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: app-1
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app-1
    spec:
      containers:
      - name: container-1
        image: j796160836/simple-test-http:latest
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-2
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: app-2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app-2
    spec:
      containers:
      - name: container-2
        image: j796160836/simple-test-http:latest
        ports:
        - containerPort: 80

service.yml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-1
spec:
  selector:
    app: app-1
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: ClusterIP
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: service-2
spec:
  selector:
    app: app-2
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: LoadBalancer

這個範例中：

  1. 建立了兩個 Deployment，分別名為 deployment-1 和 deployment-2。每個 Deployment 都有 2 個副本，分別使用標籤 app: app-1 和 app: app-2。

  2. 為 deployment-1 和 deployment-2 建立了兩個對應的 ClusterIP 服務，分別名為 service-1 和 service-2。這兩個 ClusterIP 服務會將流量轉發到標籤為 app: app-1 和 app: app-2 的 Pod。

  3. 為 deployment-2 建立了一個名為 service-2 的 LoadBalancer 服務，將外部流量轉發到標籤為 app: app-2 的 Pod。

通過這個配置，兩個 Deployment 的 Pod 可以通過 ClusterIP 服務在內網進行通信，而 LoadBalancer 服務則允許外部流量來存取其中一個 Deployment 的 Pod。

備註：type: LoadBalancer 這個設定值只會在雲端服務
（例如：GCP (Google Cloud Platform) 裡面的 Google Kubernetes Engine (GKE) 、
AWS (Amazon Web Services) 的 Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS)、
Microsoft 的 Azure Kubernetes Service (AKS)）才會生效，
自行架設 on-premise 的 Kubernetes 叢集不會有動作，除非有另外做一些設定。

準備就緒，我們把它部署上來

$ kubectl apply -f deployment.yaml

然後可以用 kubectl get pods 來查看 Pod 運作情形

$ kubectl get pods -n default
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-1-79c659f4ff-kkvgx   1/1     Running   0          112s
deployment-1-79c659f4ff-wf4kk   1/1     Running   0          112s
deployment-2-76d567869f-cgts7   1/1     Running   0          112s
deployment-2-76d567869f-fpqsm   1/1     Running   0          111s

別忘記部署 service

$ kubectl apply -f service.yaml

我們使用 kubectl get services 來查看 services 的運作情況

$ kubectl get services -n default
NAME         TYPE           CLUSTER-IP    EXTERNAL-IP     PORT(S)          AGE
service-1    ClusterIP      10.54.3.115   <none>          80/TCP           48s
service-2    LoadBalancer   10.54.3.33    34.xxx.xxx.123   80:32103/TCP     48s

筆記備註：
deployment 為一個部署計劃，裡面定義了 Pod spec，意指這個 Pod 樣板裡面有什麼 container。
用 replicas 標籤來定義這個樣板要跑幾個副本

通常一個 Pod 裡面只會有一個 container，在其他情況（例如需要 sidecar 的時候）才會一個 Pod 裡面有不只一個 container。

我的 app-2 要怎麼 ping 到 app-1 ?

想必你也跟我有一樣的問題， app-2 要怎麼 ping 到 app-1？讓我們一一解釋。

在 Kubernetes 集群中，你可以使用內部的 Service DNS 名稱來讓 app-2 的 Pod 連接到 app-1 的 Pod。在本例中，app-2 可以透過 service-1 服務名稱來存取 app-1。

假設你的應用程式支持從環境變數讀取目標服務的 DNS 名稱，你可以在 deployment-2 的 Pod 模板中添加一個環境變數，指向 service-1 的 DNS 名稱，例如：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: deployment-2
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: app-2
  template:
    metadata:
      labels:
        app: app-2
    spec:
      containers:
      - name: container-2
        image: your-image-repo/image-2:latest
        ports:
        - containerPort: 80
        env:
        - name: APP_1_SERVICE_URL
          value: "http://service-1.default.svc.cluster.local:80"

這裡，我們為 container-2 添加了一個環境變數 APP_1_SERVICE_URL，其值為 http://service-1.default.svc.cluster.local:80。這個環境變數將被傳遞給 app-2 的應用程式，讓它可以連接到 app-1。

在你的 app-2 應用程式中，你需要使用這個環境變數（例如，APP_1_SERVICE_URL）作為 app-1 服務的基礎 URL 進行連接。根據你的應用程式語言和框架，讀取環境變數的方法可能會有所不同。

例如，如果你的應用程式是用 Python 編寫的，你可以使用以下方式讀取環境變數：

import os

app_1_service_url = os.environ['APP_1_SERVICE_URL']

之後，你可以使用 app_1_service_url 作為 app-1 服務的基礎 URL 進行連接。

我們來做一個測試，嘗試把 container 裡面 console 掛進去看看

先列出 Pod，找到你要的 Pod

$ kubectl get pods -n default
NAME                            READY   STATUS    RESTARTS   AGE
deployment-1-79c659f4ff-kkvgx   1/1     Running   0          112s
deployment-1-79c659f4ff-wf4kk   1/1     Running   0          112s
deployment-2-76d567869f-cgts7   1/1     Running   0          112s
deployment-2-76d567869f-fpqsm   1/1     Running   0          111s

將 console 掛進去

$ kubectl exec -it -n my-namespace deployment-1-79c659f4ff-kkvgx -- /bin/bash

然後做 curl 瀏覽看看

root@deployment-1-79c659f4ff-kkvgx:/# curl service-2.my-namespace.svc.cluster.local
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
....(後略)

可以成功連線！

關於內部 DNS 名稱

你或許會問： service-1.default.svc.cluster.local 是固定值嗎？ 每次 deploy 會不會變更呢？

service-1.default.svc.cluster.local 是一個 Kubernetes 服務的內部 DNS 名稱。這個名稱是根據你的服務名稱和命名空間生成的。在本例中，服務名稱是 service-1，命名空間是 default。

DNS 名稱的規則為 <service-name>.<namespace>.svc.cluster.local。

這個 DNS 名稱在 Kubernetes 集群中是固定的，只要你不更改相應的服務名稱和命名空間。每次部署時，只要保持相同的服務名稱和命名空間，這個 DNS 名稱就不會變更。

在本例中，每次部署時，只要你保持服務名稱為 service-1 和命名空間為 default，
那這個 service-1.default.svc.cluster.local 的 DNS 名稱就不會變更。

當然，如果你將服務名稱或命名空間更改為其他值，則對應的 DNS 名稱也會相應更改。在這種情況下，你需要在應用程式配置或部署文件中更新相應的 DNS 名稱。

Cleanup

做完實驗了，我們把剛剛建的這些東西都清掉（刪除），避免在雲端服務產生不必要的費用，這一步是很重要的。

$ kubectl delete deployments -n my-namespace deployment-1
deployment.apps "deployment-1" deleted

$ kubectl delete deployments -n my-namespace deployment-2
deployment.apps "deployment-2" deleted

$ kubectl delete services -n my-namespace service-1
service "service-1" deleted

$ kubectl delete services -n my-namespace service-2
service "service-2" deleted

依序把建立出來的 deployment、 service 給刪除

kubectl delete deployments <deployment>
kubectl delete services <services>
kubectl delete pods <pods>
kubectl delete daemonset <daemonset>

參考資料

https://sharegpt.com/c/feBhUAr

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