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# 第三章 通过 Service 网络连接 Pods
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Pods 是 Kubernetes 中运行的应用程序的基本构建块。大多数应用是跨多组件分布式运行的，你通过在 kubernetes 中模式化pods 来对应每个组件。例如，你可能有一个 web 站点 Pod 以及一个 API Pod，或者你有一打微服务架构的 Pods。它们之间需要通信，kubernetes 支持标准的网络协议，tcp 以及 UDP，它们都通过 IP 地址来路由流量，但是当 Pods 被替换之后 IP 就变了，所以 Kubernetes 通过 Services 对象来提供网络地址发现机制。
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Services 是支持 Pods 之间路由流量的灵活资源，可实现路由集群外的流量到 Pods 中，以及 Pods 到外部系统的流量。在本章，您将了解 Kubernetes 为将系统粘合在一起提供的所有不同 Service 配置, 你将会明白它们是如何透明地为你的应用程序工作的。
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## 3.1 Kubernetes 如何路由网络流量
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在前一章，你学到了两个关于 Pods 的重点：一个 Pod 一个拥有 Kubernetes 指定的 IP 地址的虚拟环境，以及 Pods 的生命周期是可以被其它类型资源自由控制的。如果一个 Pod 想要和其它 Pod 通信，可以使用 Ip 地址。然而这么干是有问题的，两个原因：第一，当 Pod 被替换时 Ip 会改变，第二，查找 Pod 的IP地址没有简单的方法，只能通过 Kubernetes API。
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<b>现在就试试</b> 如果你部署了两个 Pods，你可以由其中一个 Ping 另外一个，前提是需要知道 IP 地址。
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# 启动你的实验环境— 运行 Docker Desktop ，然后进入本章的源码目录:
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cd ch03
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# 创建两个 Deployments, 它们每一个都运行了一个 Pod:
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kubectl apply -f sleep/sleep1.yaml -f sleep/sleep2.yaml
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# 等待 Pod 到达 ready 状态:
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kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=sleep-2
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# 检查第二个 Pod 的 Ip 地址:
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kubectl get pod -l app=sleep-2 --output
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jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
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# 使用返回的 ip 地址，在 第一个 Pod ping 该 ip 地址:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- ping -c 2 $(kubectl get pod -l app=sleep-2
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--output jsonpath='{.items[0].status.podIP}')
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我的输出如图 3.1 所示. 容器中的 Ping 工作的很好, 第一个 Pod 成功 ping 通第二个 Pod, 前提是我必须使用 kubectl 获取ip地址，并作为 ping命令的入参。
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<center>图3.1 使用 IP 地址实现 Pod 网络通信—你可以使用 kubernetes API 获取 ip 地址.</center>
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Kubernetes 中的虚拟网络覆盖整个集群，因此 Pods 即使在不同的节点上运行，也可以通过IP地址进行通信。此示例在单节点 K3s 集群和 100 节点AKS集群上的工作方式相同。这是一个有用的练习，可以帮助您了解Kubernetes没有任何特殊的网络魔力；它只是使用你的应用程序已经使用的标准协议。但是您通常不会这样做，因为IP地址是特定于一个Pod的，并且当Pod被替换时，替换将具有新的IP地址。
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<b>现在就试试</b> 这些 Pods 由 Deployment 控制器管理。如果您删除了第二个Pod，它的控制器将开始使用新的IP地址进行 POD 替换。
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# 检查当前 Pod 的 IP 地址:
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kubectl get pod -l app=sleep-2 --output
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jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
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# 删除 pod，deployment 将替换创建新的 pod:
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kubectl delete pods -l app=sleep-2
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# 检查替换产生的 POD ip:
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kubectl get pod -l app=sleep-2 --output
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jsonpath='{.items[0].status.podIP}'
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在图 3.2, 我的输出显示了新的 POD 拥有了新的 IP 地址，如果你 ping 旧的地址，将会失败。
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<center>图3.2 Pod IP 地址并不是其配置的一部分; 替换的 Pod 拥有新的地址.</center>
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需要一个可以更改的资源的永久地址的问题是一个老问题，互联网使用DNS（域名系统）解决了这个问题，将友好名称映射到IP地址，Kubernetes使用相同的系统。Kubernetes集群内置了DNS服务器，它将服务名称映射到IP地址。图3.3显示了域名查找如何用于Pod-to-Pod通信。
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<center>图3.3 Services 允许 Pods 使用固定的域名通信.</center>
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这种类型的 Service 是对Pod及其网络地址的抽象，就像 Deployment 是对Pod及其容器的抽象一样。Service 有自己的IP地址，它是静态的。当消费者向该地址发出网络请求时，Kubernetes将其路由到Pod的实际IP地址。Service 和它的Pod之间的链接是用标签选择器设置的，就像Deployments和Pods之间的链接一样。
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清单 3.1 显示了 Service 的最小YAML规范，使用 app 标签标识Pod，Pod是网络流量的最终目标。
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> 清单 3.1 sleep2-service.yaml, 最简单的 Service 定义
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: sleep-2 # Service 的名称用作DNS域名
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# 该spec 配置需要一个选择器和一个端口列表。
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spec:
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selector:
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app: sleep-2 # 匹配所有 app 标签值为 sleep-2 的 pods
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ports:
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- port: 80 # 监听端口 80 并发送到 Pod 上的端口80
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此 Service 定义适用于我们在上一练习中运行的一个 Deployments。当您部署它时，Kubernetes会创建一个名为sleep-2的DNS条目，将流量路由到sleep-2 Deployment 创建的Pod中。其他Pod可以使用 Service 名称作为域名向该Pod发送流量。
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<b>现在就试试</b> 使用 YAML 文件和通常的kubectl apply命令部署 Service，并验证网络流量是否路由到Pod。
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# 部署清单 3.1 中的 Service :
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kubectl apply -f sleep/sleep2-service.yaml
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# 查看 service 基本信息:
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kubectl get svc sleep-2
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# 运行 ping 命令检查连通性—这将会失败:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- ping -c 1 sleep-2
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我的输出如图 3.4 所示, 你可以看到名称查找正常, ping命令没有按预期工作，因为ping使用的是Kubernetes Services不支持的网络协议。
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<center>图3.4 部署一个 Service 以创建一个 DNS 入口, 为 Service 名称提供固定的IP地址.</center>
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这是Kubernetes中服务发现背后的基本概念：部署Service 资源，并使用 Service 名称作为组件通信的域名。
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不同类型的 Service 支持不同的网络模式，但您可以以相同的方式使用它们。接下来，我们将通过一个简单的分布式应用程序的工作示例，更深入地研究Pod到Pod的网络。
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## 3.2 在 Pods 间路由流量
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Kubernetes 中的默认 Service 类型称为ClusterIP。它创建了一个集群范围的IP地址，任何节点上的Pods都可以访问该地址。IP地址仅在集群内工作，因此ClusterIP Service 仅用于Pod之间的通信。这正是您想要的分布式系统，其中一些组件是内部的，不应该在集群外部访问。我们将使用一个使用内部API组件的简单网站来演示这一点。
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<b>现在就试试</b> 运行两个Deployments，一个用于web应用程序，另一个用于API。此应用程序还没有 Service ，无法正常工作，因为 Web 网站找不到API。
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# 部署两个分类的 deployment :
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kubectl apply -f numbers/api.yaml -f numbers/web.yaml
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# 等待 Pod ready:
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kubectl wait --for=condition=Ready pod -l app=numbers-web
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# 转发端口到 web app:
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kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
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# 访问网站 http://localhost:8080 然后点击 Go 按钮
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# —你将会看到错误消息
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# 退出端口转发:
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ctrl-c
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您可以从图3.5所示的输出中看到，应用程序失败，并显示一条消息，说明API不可用。
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<center>图3.5 web应用程序无法正常运行，因为对API的网络调用失败.</center>
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错误页面还显示了站点希望在其中查找API http://numbers-api 的域名。这不是一个完全限定的域名（比如blog.sixeed.com）；这是一个应该由本地网络解析的地址，但Kubernetes中的DNS服务器无法解析它，因为没有名称为numbersapi的Service。清单3.2中的配置显示了一个名称正确的Service，以及一个与API Pod匹配的标签选择器。
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> 清单 3.2 api-service.yaml
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: numbers-api # Service 使用域名 numbers-api.
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spec:
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ports:
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- port: 80
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selector:
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app: numbers-api # 流量被路由到带有此标签的Pods.
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type: ClusterIP # 此Services 仅适用于其他Pod 通信.
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此 Service 与清单3.1中的 Service 类似，只是名称已更改，并且明确说明了ClusterIP的服务类型。这可以省略，因为它是默认的服务类型，但我认为如果包含它，它会使配置更清晰，Service 将在web Pod和API Pod之间路由流量，在不更改 Deployment 或 Pod的情况下修复应用程序。
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<b>现在就试试</b> 为 API 创建一个 Service，以便域查找可以正常工作，并将流量从web Pod发送到API Pod。
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# 部署清单 3.2 中的 Service:
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kubectl apply -f numbers/api-service.yaml
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# 查看Service 信息:
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kubectl get svc numbers-api
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# 转发端口到 web app:
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kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
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# 访问 http://localhost:8080 然后点击 Go 按钮
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# 退出端口转发:
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ctrl-c
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我的输出如图3.6所示，显示了应用程序正常工作，网站显示了API生成的随机数。
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<center>图3.6 部署 Service 可修复web应用程序和API之间的断开链接.</center>
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除了 Services、Deployments 和Pods之外，这里的重要教训是，YAML 规范描述了Kubernetes中的整个应用程序，包括所有组件和它们之间的网络。Kubernetes不会对应用程序架构进行假设；您需要在YAML中指定它。这个简单的web应用程序需要定义三个Kubernetes资源，以便在当前状态下工作—两个Deployments和一个Service—但拥有所有这些移动部件的优势是增加了弹性。
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<b>现在就试试</b> API Pod由 Deployment 控制器管理，因此您可以删除Pod并创建替换。该替换也与API服务中的标签选择器相匹配，因此流量被路由到新的Pod，应用程序继续工作。
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# 检查 API Pod 的名字和 ip 地址:
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kubectl get pod -l app=numbers-api -o custom-columns=NAME:metadata.name,POD_IP:status.podIP
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# 删除 Pod:
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kubectl delete pod -l app=numbers-api
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# 检查替换的 Pod:
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kubectl get pod -l app=numbers-api -o custom-columns=NAME:metadata.name,POD_IP:status.podIP
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# 转发端口到 web app:
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kubectl port-forward deploy/numbers-web 8080:80
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# 访问 http://localhost:8080 然后点击 Go 按钮
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# 退出端口转发:
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ctrl-c
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图3.7显示了 Deployment 控制器创建的替换Pod。它是相同的API Pod规范，但在具有新IP地址的新Pod中运行。不过，API Service的IP地址没有改变，web Pod可以在相同的网络地址到达新的API Pod。
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<center>图3.7 该 Service 将web Pod与API Pod隔离，因此API Pod是否更改无关紧要.</center>
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我们在这些练习中手动删除Pod，以触发控制器创建替换，但在Kubernetes应用程序的正常生命周期中，Pod替换总是发生。每当您更新应用程序的组件以添加功能、修复错误或发布对依赖项的更新时，您都将替换Pods。每当一个节点宕机时，它的Pod就会在其他节点上被替换。Service 抽象以通过这些替换保持应用程序的通信。
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这个演示应用程序还没有完成，因为它没有任何配置来从集群外部接收流量并将其发送到web Pod。到目前为止，我们已经使用了端口转发，但这确实是一个调试技巧。真正的解决方案是为web Pod部署 Service。
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## 3.3 路由外部流量到 Pods
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您有几个选项来配置 Kubernetes 以监听进入集群的流量并将其转发到Pod。我们将从一种简单而灵活的方法开始。这是一种叫做LoadBalancer 类型的 Service，它解决了将流量发送到Pod的问题，Pod可能运行在与接收流量的节点不同的节点上；图3.8显示了它的工作方式。
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<center>图3.8 LoadBalancer 类型 Service 将外部流量从任何节点路由到匹配的Pod.</center>
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这看起来是一个棘手的问题，特别是因为您可能有许多Pod与 Service 的标签选择器匹配，所以集群需要选择一个节点来发送流量，然后在该节点上选择一个Pod。Kubernetes为您提供了世界级的编排，因此您需要做的就是部署LoadBalancer Service。清单3.3显示了web应用程序的 Service 配置。
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> 清单 3.3 web-service.yaml, 一个 LoadBalancer Service 用于外部流量
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: numbers-web
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spec:
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ports:
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- port: 8080 # Service 监听的端口
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targetPort: 80 # 发送到的目标 POD 流量端口
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selector:
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app: numbers-web
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type: LoadBalancer # LoadBalancer 类型.
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该 Service 在端口8080上侦听，并在端口 80 上向web Pod发送流量。当您部署它时，您将能够使用web应用程序，而无需在kubectl中设置端口转发，但如何访问该应用程序的确切细节将取决于您运行Kubernetes的方式。
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<b>现在就试试</b> 部署 Service，然后使用 kubectl 查找 Service 的地址
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# 为网站部署LoadBalancer Service:
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kubectl apply -f numbers/web-service.yaml
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# 查看 Service 信息:
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kubectl get svc numbers-web
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# 使用格式设置从 EXTERNAL-IP 字段获取应用程序URL:
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kubectl get svc numbers-web -o
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jsonpath=’http://{.status.loadBalancer.ingress[0].*}:8080’
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图3.9显示了我在Docker Desktop Kubernetes集群上运行该练习的结果，在这里我可以浏览到地址为 http://localhost:8080.
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<center>图3.9 Kubernetes从其运行的平台请求LoadBalancer Services的IP地址.</center>
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使用K3s或云中的托管Kubernetes集群，输出是不同的，其中Service部署为负载平衡器创建了一个专用的外部IP地址。图3.10显示了在我的LinuxVM上使用K3s集群的相同练习（使用相同的YAML规范）的输出，网站位于http://172.28.132.127:8080.
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<center>图3.10 不同的Kubernetes平台为LoadBalancer服务使用不同的地址.</center>
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对于相同的应用程序清单，结果如何不同？我在第1章中说过，您可以以不同的方式部署Kubernetes，这都是相同的Kubernete（我的重点），但这并不是绝对正确的。Kubernetes包含许多扩展点，发行版在如何实现某些特性方面具有灵活性。LoadBalancer Services是一个很好的例子，说明了实现的不同之处，适合于发行版的目标。
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- Docker Desktop是一个本地开发环境。它在一台机器上运行，并与网络堆栈集成，因此LoadBalancer Service 在本地主机地址可用。每个LoadBalancer Service 都发布到localhost，因此如果部署许多 LoadBalancer Service，则需要使用不同的端口。
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- K3s支持带有自定义组件的LoadBalancer Services，该组件在您的计算机上设置路由表。每个LoadBalancer Service 都发布到您的计算机（或VM）的IP地址，因此您可以使用本地主机或从网络上的远程计算机访问服务。像Docker Desktop一样，您需要为每个 load balancer 使用不同的端口。
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- 像AKS和EKS这样的云Kubernetes平台是高度可用的多节点集群。部署Kubernetes LoadBalancer 服务会在云中创建一个实际的负载均衡器，它跨越集群中的所有节点。云负载均衡器将传入流量发送到其中一个节点，然后Kubernete将其路由到Pod。您将为每个LoadBalancer服务获得不同的IP地址，并且它将是一个公共地址，可从internet访问。
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这是我们将在其他Kubernetes特性中再次看到的模式，其中发行版具有不同的可用资源和不同的目标。最终，YAML清单是相同的，最终结果是一致的，但Kubernetes允许发行版在到达目的地的方式上有所不同。
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回到标准Kubernetes的世界，您可以使用另一种 NodePort Service 类型来监听进入集群的网络流量，并将其引导到 Pod。NodePort 类型 Service 不需要外部负载均衡器，集群中的每个节点都侦听 Service 中指定的端口，并将流量发送到Pod上的目标端口。图3.11显示了它的工作原理。
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<center>图3.11 NodePort 类型 Service 还将外部流量路由到Pod，但它们不需要负载均衡器.</center>
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NodePort Services 没有 LoadBalancer Services 的灵活性，因为您需要为每个 Service 提供不同的端口，您的节点需要可公开访问，并且无法跨多节点集群实现负载均衡。NodePort Services在发行版中也有不同级别的支持，因此它们在K3s和Docker Desktop中的工作效果与预期一致，但在Kind中却不太好。清单3.4显示了一个NodePort规范以供参考。
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> 清单 3.4 web-service-nodePort.yaml, NodePort 类型 Service 配置
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: numbers-web-node
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spec:
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ports:
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- port: 8080 # Service 侦听端口
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targetPort: 80 # 目标 Pod 端口
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nodePort: 30080 # 外部访问使用端口
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selector:
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app: numbers-web
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type: NodePort # Node 节点的 IP 可直接用于访问.
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没有部署这个 NodePort Service 的练习（尽管如果您想尝试，YAML文件在章节的文件夹中）。这部分是因为它在每个发行版上的工作方式不同，因此本节将以许多if 分支结尾;你需要试着弄明白。但有一个更重要的原因是，您通常不会在生产中使用NodePort，而且最好在不同的环境中保持清单尽可能一致。坚持使用LoadBalancer 服务意味着从开发到生产都有相同的规范，这意味着需要维护和保持同步的YAML文件更少。
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我们将通过深入了解 Service 在幕后的工作方式来完成本章，但在此之前，我们将再看一种使用服务的方式，即从Pods到集群外部组件的通信。
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## 3.4 将流量路由到 Kubernetes 外面
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您可以在 Kubernetes 中运行几乎任何服务器软件，但这并不意味着您应该这样做。像数据库这样的存储组件是在Kubernetes之外运行的典型候选组件，特别是如果您部署到云，并且可以使用托管数据库服务。或者您可能正在数据中心运行，需要与不会迁移到Kubernetes的现有系统集成。无论您使用的是什么架构，您仍然可以使用Kubernetes Services对集群外部的组件进行域名解析。
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第一个选项是使用 ExternalName 类型 Service，它就像一个域到另一个域的别名。ExternalName Services允许您在应用程序Pod中使用本地名称，当Pod发出查找请求时，Kubernetes中的DNS服务器将本地名称解析为完全限定的外部名称。图3.12显示了如何工作，Pod使用解析为外部系统地址的本地名称。
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<center>图3.12 使用ExternalName Service 可以为远程组件使用本地群集地址.</center>
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本章的演示应用程序希望使用本地 API 生成随机数，但只需部署ExternalName服务，即可切换为从GitHub上的文本文件读取静态数。
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<b>现在就试试</b> 在Kubernetes的每个版本中，您不能将服务从一种类型切换到另一种类型，因此在部署ExternalName服务之前，您需要删除API的原始ClusterIP服务。
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# 删除当前的 API Service:
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kubectl delete svc numbers-api
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# 部署一个新的 ExternalName 类型 Service:
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kubectl apply -f numbers-services/api-service-externalName.yaml
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# 检查 Service 配置:
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kubectl get svc numbers-api
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# 刷新网站，通过 Go 按钮进行测试
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我的输出如图3.13所示。您可以看到该应用程序以相同的方式工作，并且它使用相同的API URL。然而，如果您刷新页面，您会发现它总是返回相同的数字，因为它不再使用随机数API。
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<center>图3.13 ExternalName Services可以用作重定向，以在集群外部发送请求.</center>
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ExternalName Services是处理应用程序配置中无法解决的环境之间差异的有用方法。也许您有一个应用程序组件，它使用硬编码字符串作为数据库服务器的名称。在开发环境中，您可以使用预期的域名创建ClusterIP服务，该域名解析为在Pod中运行的测试数据库；在生产环境中，可以使用解析为数据库服务器的真实域名的ExternalName Service。清单3.5显示了API外部名称的YAML规范。
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> 清单 3.5 api-service-externalName.yaml, 一个 ExternalName 类型 Service
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: numbers-api # 集群中 Service 的本地域名
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spec:
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type: ExternalName
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externalName: raw.githubusercontent.com # 要解析的域名
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Kubernetes使用DNS规范名称（CNAME）的标准特性实现ExternalName Services。当web Pod对 numbers-api 域名进行DNS查找时，Kubernetes DNS服务器返回CNAME，即raw.githubusercontent.com。然后，DNS解析将继续使用节点上配置的DNS服务器，因此它将连接到互联网以查找IP-即GitHub服务器的地址。
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<b>现在就试试</b> Services 是集群范围Kubernetes Pod网络的一部分，因此任何Pod都可以使用 Service。本章第一个练习中的sleep Pods在容器镜像中有一个DNS查找命令，您可以使用它来检查API Service。
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# 运行DNS查找工具以解析 Service 名称:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- sh -c ’nslookup numbers-api | tail -n 5’
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当你尝试这样做时，你可能会得到看起来像错误的混乱结果，因为Nslokup工具会返回很多信息，而且每次运行它的顺序都不一样。不过你想要的数据就在那里。我重复了该命令几次，以获得如图3.14所示的适合打印输出的效果。
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<center>图3.14 在Kubernetes中，应用程序默认不会被隔离，因此任何Pod都可以查找任何 Service.</center>
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关于ExternalName Services，有一件重要的事情需要了解，您可以从本练习中看到：它们最终只是为应用程序提供一个使用地址，但实际上并不会改变应用程序发出的请求。这对于通过TCP通信的数据库等组件来说很好，但对于HTTP服务来说就不那么简单了。HTTP请求在头字段中包含目标主机名，这与ExternalName响应中的实际域不匹配，因此客户端调用可能会失败。本章中的随机数应用程序有一些黑客代码来解决这个问题，手动设置主机标头，但这种方法最适合非HTTP服务。
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还有一个选项用于将集群中的本地域名路由到外部系统。它不能解决HTTP头问题，但当您希望路由到IP地址而不是域名时，它允许您使用与ExternalName Services类似的方法。他们是 headless 类型 Service，它们被定义为ClusterIP Service 类型，但没有设置标签选择器，因此它们永远不会匹配任何Pod。相反，Service 部署有一个端点资源，该资源明确列出了 Service 应该解析的IP地址。
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清单3.6显示了一个 headless Service 以及拥有一个 ip地址的 endpoint 。它还显示了YAML的新用法，定义了多个资源，用三个破折号分隔。
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> 清单 3.6 api-service-headless.yaml, 具有显式地址的 Service
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apiVersion: v1
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kind: Service
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metadata:
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name: numbers-api
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spec:
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type: ClusterIP # 没有选择器字段使其成为 headless Service.(另外可以指定 ClusterIP: None,来提供 headless service,可以具备 selector)
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ports:
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- port: 80
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---
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kind: Endpoints # Endpoints 是新的资源类型.
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apiVersion: v1
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metadata:
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name: numbers-api
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subsets:
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- addresses: # 静态 ip 地址集合
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- ip: 192.168.123.234
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ports:
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- port: 80 # 以及它们监听的 端口.
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该端点规范中的 IP地址是假的，但Kubernetes不会验证该地址是否可访问，因此该代码将无错误地部署。
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<b>现在就试试</b> 使用此无头服务替换ExternalName服务。这将导致应用程序失败，因为API域名现在解析为无法访问的IP地址。
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# 删除之前的 Service:
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kubectl delete svc numbers-api
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# 部署 headless Service:
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kubectl apply -f numbers-services/api-service-headless.yaml
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# 检查 Service:
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kubectl get svc numbers-api
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# 检查 endpoint:
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kubectl get endpoints numbers-api
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# 检查 DNS lookup:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- sh -c ’nslookup numbers-api | grep
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"^[^*]"’
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# 访问网站—当你尝试获取数字时返回失败
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我的输出（如图3.15所示）证实了Kubernetes将很乐意让您部署一个破坏应用程序的服务变更。域名解析内部群集IP地址，但对该地址的任何网络调用都会失败，因为它们被路由到端点中不存在的实际IP地址。
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<center>图3.15 Service 中的错误配置可能会破坏您的应用程序，即使不部署应用程序更改.</center>
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该练习的输出提出了几个有趣的问题：DNS查找如何返回集群IP地址而不是端点地址？为什么域名以.default.svc.cluster.local结尾？使用Kubernetes服务不需要网络工程背景，但如果您了解服务解决方案的实际工作方式，这将有助于您跟踪问题，这就是我们将如何完成本章的内容。
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## 3.5 理解 Kubernetes Service 解析
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Kubernetes支持您的应用程序可能需要的所有网络配置，这些配置使用基于已建立的网络技术的服务。应用程序组件在Pod中运行，并使用标准传输协议和DNS名称与其他Pod进行通信以进行发现。您不需要任何特殊的代码或库；您的应用程序在Kubernetes中的工作方式与您在物理服务器或虚拟机上部署的方式相同。
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在本章中，我们已经介绍了所有 Service 类型及其典型用例，因此现在您已经很好地了解了可以使用的模式。如果您觉得这里有太多的细节，请放心，大多数时候您都会部署 ClusterIP 类型服务，这几乎不需要配置。它们大部分都是无缝工作的，但深入一层来理解堆栈是很有用的。图3.16显示了下一层次的细节。
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<center>图3.16 Kubernetes运行DNS服务器和代理，并将它们与标准网络工具一起使用.</center>
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关键是 ClusterIP 是网络上不存在的虚拟IP地址。Pods通过运行在节点上的 kube-proxy 访问网络，并使用数据包过滤将虚拟IP发送到真实端点。Kubernetes services 只要它们存在，就保留它们的IP地址，并且 Service 可以独立于应用程序的任何其他部分而存在。Service 有一个控制器，每当Pods发生更改时，该控制器会更新端点列表，因此客户端始终使用静态虚拟IP地址，kube-proxy 始终拥有最新的端点列表。
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<b>现在就试试</b> 您可以看到Kubernetes如何在Pod更改时通过列出Pod更改之间 Service 的端点来保持端点列表的即时更新。端点使用与 Service 相同的名称，您可以使用kubectl查看端点详细信息。
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# 查看 sleep-2 Service 端点信息:
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kubectl get endpoints sleep-2
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# 删除 pod:
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kubectl delete pods -l app=sleep-2
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# 检查 端点使用了新的 POD ip 进行了更新:
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kubectl get endpoints sleep-2
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# 删除整个 Deployment:
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kubectl delete deploy sleep-2
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# 检查 endpoint 仍然存在, 没有 IP 地址清单:
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kubectl get endpoints sleep-2
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```
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您可以在图3.17中看到我的输出，这是第一个问题的答案Kubernetes DNS返回Cluster IP地址，而不是端点，因为端点地址发生了变化。
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<center>图3.17 Service 的Cluster IP地址不会更改，但端点列表始终在更新.</center>
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使用静态虚拟IP意味着客户端可以无限期地缓存DNS查找响应（许多应用程序这样做是错误的性能节省），并且无论一段时间内发生多少Pod替换，IP地址都将继续工作。关于域名后缀的第二个问题需要通过横向步骤来回答，以查看Kubernetes命名空间。
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每个Kubernetes资源都位于一个命名空间中，这是一个可以用来对其他资源进行分组的资源。命名空间是对Kubernetes集群进行逻辑分区的一种方式，您可以为每个产品、每个团队或单个共享命名空间。我们暂时还不会使用名称空间，但我在这里介绍它们，因为它们在DNS解析中发挥作用。图3.18显示了命名空间在服务名称中的位置。
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<center>图3.18 命名空间对集群进行逻辑分区，但 Service 可以跨命名空间访问.</center>
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您的集群中已经有多个命名空间，到目前为止我们部署的所有资源都是在默认名称空间中创建的（称为 default；这就是为什么我们不需要在YAML文件中指定命名空间）。内部Kubernetes组件（如DNS服务器和KubernetesAPI）也在kube-system 命名空间的Pods中运行。
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<b>现在就试试</b> Kubectl支持命名空间，您可以使用命名空间标志处理默认命名空间之外的资源。
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# 在 default 命名空间检查 Service:
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kubectl get svc --namespace default
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# 检查 system 命名空间 Service :
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kubectl get svc -n kube-system
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# 尝试DNS查找完全限定的服务名称:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- sh -c 'nslookup numbers-
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api.default.svc.cluster.local | grep "^[^*]"'
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# 以及 kube-system 下 的 Service:
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kubectl exec deploy/sleep-1 -- sh -c 'nslookup kube-dns.kube-
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system.svc.cluster.local | grep "^[^*]"'
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我的输出如图3.19所示，回答了第二个问题：Service 的本地域名只是服务名称，但这是包含Kubernetes命名空间的完全限定域名的别名。
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<center>图3.19 可以使用相同的kubectl命令查看不同命名空间中的资源.</center>
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在Kubernetes之旅的早期了解命名空间很重要，因为它可以帮助您看到Kubernete的核心功能也可以作为Kubernets应用程序运行，但除非您明确设置了命名空间，否则在kubectl中看不到它们。命名空间是细分集群以提高利用率而不损害安全性的一种强大方式，我们将在第11章中再次讨论它们。
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现在我们已经完成了命名空间和Service。在本章中，您已经了解到每个Pod都有自己的IP地址，Pod通信最终使用标准TCP和UDP协议的IP地址。您永远不会直接使用Pod IP地址，尽管您总是创建一个Service 资源，Kubernetes使用它通过DNS提供服务发现。服务支持多种网络模式，不同的服务类型配置Pod之间的网络流量，从外部世界进入Pod，以及从Pod到外部世界。您还了解到，服务有自己的生命周期，独立于Pod和Deployments，因此在我们继续之前，最后要做的就是清理。
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<b>现在就试试</b> 删除 Deployment 也会删除其所有Pod，但 Service 没有级联删除。它们是需要单独删除的独立对象。
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# 删除 Deployments:
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kubectl delete deploy --all
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# 删除 Services:
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kubectl delete svc --all
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# 检查还有什么在运行:
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kubectl get all
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现在集群又干净了，尽管如图3.20所示，您需要小心使用其中一些kubectl命令。
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<center>图3.20 您需要显式删除创建的任何服务，但要注意all参数.</center>
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## 3.6 实验室
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这个实验室将为您提供一些创建 Service 的实践，但它也将让您思考标签和选择器，这是Kubernetes的强大功能。目标是为更新版本的随机数应用程序部署服务，该应用程序已经进行了UI改造。以下是您的提示：
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- 本章的实验室文件夹包含deployments.yaml文件。通过它来使用kubectl部署应用程序。
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- 检查Pods，有两个版本的web应用程序正在运行.
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- 编写一个 Service，使API可用于域名 numbers-api w为其他Pod 服务.
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- 在端口8088上编写一个 Service，使网站的版本2可以从外部访问。.
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- 您需要仔细查看Pod标签以获得正确的结果.
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这个实验室是本章练习的扩展，如果你想检查我的解决方案，它可以在GitHub上的仓库中找到：https://github.com/yyong-brs/learn-kubernetes/tree/master/kiamol/ch03/lab/README.md 。
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