本文以一个实例讲解 POD 间是如何通信的，后台服务是以 Flask，数据库 Redis，讲解 Redis 和 Flask 在不同的 POD 和不同的 Namespace 时是怎么通信的。
在本场 Chat 中，会讲到如下内容：
- 在相同 Namespace 中 POD 之间是怎么通信的
- 在不同的 Namespace 中 POD 之间是怎么通信的
初次写 GitChat，有不足的地方请大家指正。
我们如果创建了一些 pod，那么它们之间是怎么通信的呢？因为 pod 的 ip 地址是有可能变化的，这里我们主要讨论以下两个场景
- 同一网络下的不同 pod 间是怎么通信的？
- 不同的网络下不同的 pod 是怎么通信的？
一、同一网络下的不同 pod 间通信
第一种场景可能是应用最多的场景，比如我写了一个 web 应用，它使用 python 作为后端，使用 redis 作为数据库，redis 和 python 分别创建在不同的 pod 里，我会使用 deployment 创建 rs 的方式再创建 pod，正常情况下，我们是不希望这个 redis 被外面的应用访问到的，只允许在 python 的应用访问到，
如上图，用户可以使用 python 应用暴露出来的 6000 端口(其实是 k8s 里的 service 暴露出来的)来访问应用，但是并不能直接访问里面 redis 的 6379 端口。
1.1 创建 redis pod
我们先创建一个 redis pod
apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: labels: app: redis name: redis-masterspec: selector: matchLabels: app: redis replicas: 1 template: metadata: labels: app: redis spec: containers: - image: redis name: redis-master2 ports: - containerPort: 6379查看 pod 详细信息
# kubectl create -f r-deployment.yamldeployment.apps/redis-master createdkubectl get pods -o wideNAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE NOMINATED NODE READINESS GATESredis-master-7f88b489b9-k4c58 1/1 Running 0 27s 10.1.0.59 docker-desktop <none> <none>1.2 创建 python 应用
我先使用 docker run 本地启一个 redis 用于代码调试,为了和上面启的 redis pod 区分(其实也不用区分，上面的 redis pod 本身也没有对外暴露端口)，这里使用 6380 作为对外端口
docker run --name myredistest -d -p 6380:6379 redis之后就可以使用 redis 客户端进行访问了，我在 db1 中创建了一个 redistest 的 key
写一个 python 应用，读取 redis 中的数据
#-*- coding:utf-8 -*-# author:Yang# datetime:2020/2/10 16:07# software: PyCharmfrom flask import Flaskfrom flask_redis import FlaskRedisimport timeREDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)app = Flask(__name__)app.config['REDIS_URL'] = REDIS_URLredis_client = FlaskRedis(app)@app.route("/")def index_handle(): redis_client.set("reidstest",time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",time.localtime(time.time()))) name = redis_client.get("reidstest").decode() return "hello %s"% nameapp.run(host='0.0.0.0', port=6000, debug=True)之后用浏览器访问 127.0.0.1:6000 就可以得到正常的输出了
1.3 在 pod 中访问 redis
上面只是将 python 访问本地的 redis，我们最终是要将这个 python 应用打包成镜像，放到 k8s 中，那么如果在 k8s 中这个 flask 应用该如果访问到 redis 呢？
为了实现一套代码可以在不同的环境中执行，我在 redis 的初始化时加上一点判断
if os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('redisIP', "redispord", 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)现在主要的问题在于，REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('redisIP', "redispord", 1) k8s 中的 redisIP 和 redispord 这里该填写什么呢？
上面使用kubectl get pods -o wide 查看到 redis 的 ip 为10.1.0.59 ，那么我们试试能不能通过这个 IP 和端口来访问 redis 呢？
if os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('10.1.0.59', 6379, 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)先创建一个 Dockerfile
# Use an official Python runtime as a parent imageFrom python:3.5.7# Set the working directory to /appWORKDIR /app# ADD requirements.txtCOPY requirements.txt /app/# Install any needed packages specified in requirement.txtRUN pip install --trusted-host mirrors.aliyun.com -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ -r requirements.txt && ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime && echo 'Asia/Shanghai' >/etc/timezone# Make port 6000 available to the world outside this containerEXPOSE 6000# Define environment variableENV envname=k8s# ADD application.py to /appADD application.py /app/CMD ["python", "application.py"]创建镜像 docker build -t flaskk8s .创建 pod，创建 flask-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: labels: app: flasktest name: flasktestspec: selector: matchLabels: app: flasktest replicas: 1 template: metadata: labels: app: flasktest spec: containers: - image: flaskk8s name: flaskweb imagePullPolicy: Never ports: - containerPort: 6000因为是本地的镜像，所以在加上imagePullPolicy: Never ，否则 k8s 默认是会从 dockerhub 上去拉取。
# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEflasktest-68cfdcc66d-d2tb7 1/1 Running 0 7sredis-master-7f88b489b9-k4c58 1/1 Running 0 126m# kubectl get deploymentNAME READY UP-TO-DATE AVAILABLE AGEflasktest 1/1 1 1 44sredis-master 1/1 1 1 127m创建 flasktest 的 service，让其可以通过浏览器访问
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: flask-service labels: name: flaskservicespec: type: NodePort ports: - port: 6000 nodePort: 30002 selector: app: flasktest# kubectl get serviceNAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGEflask-service NodePort 10.97.54.167 <none> 6000:30002/TCP 15skubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 3d5hredis-master-sr ClusterIP 10.99.187.220 <none> 6379/TCP 79m可以看到 30002 端口已经被暴露出来，之后我们访问http://127.0.0.1:30002/ ，看到可以正常的访问
一切看着都很顺利对不对，但是我们来考虑两个问题
- 如果 redis 的 pod 挂掉会怎么样？
- 如果创建 redis 时
replicas为大于 1 时，那么指定某个 POD 的的 IP 是否妥当？
第一个问题，由于是使用 deployment 创建的 rs，再创建的 pod，此时如果 redis 的某个 pod 挂了，由于 rs 中定义了replicas: 1，它会重新再起一个 redis 的 pod，此时的 IP 可能就会变了。我们来试验一下，只需要将原来的 pod 删除掉即可，k8s 会自动再创建一个新的 pod
# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEflasktest-68cfdcc66d-d2tb7 1/1 Running 0 27mredis-master-7f88b489b9-k4c58 1/1 Running 0 154m# kubectl delete pod redis-master-7f88b489b9-k4c58pod "redis-master-7f88b489b9-k4c58" deleted# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEflasktest-68cfdcc66d-d2tb7 1/1 Running 0 27mredis-master-7f88b489b9-6kk8l 1/1 Running 0 12s我们先将redis-master-7f88b489b9-k4c58这个 pod 删除掉，之后 k8s 会自动又创建了新的 pod redis-master-7f88b489b9-6kk8l
此时再访问 http://127.0.0.1:30002/ 则报错
redis.exceptions.ConnectionError: Error 113 connecting to 10.1.0.59:6379. No route to host.
报 10.1.0.59:6379 连接失败了。
第二个问题，我们设置了replicas的数量是为了做负载均衡，所以如果你在应用里将 ip 写死的话那就起不到负载均衡了。
所以使用了 k8s，如果要访问其它 pod 的话，则不可以将对方的 ip 直接写死到应用中的，我们需要通过 服务 来将各个 pod 进行通信。
1.4 创建 redis 的 service
Service 就是为了能让应用有个稳定的入口，如这里的 redis 访问我们的应用服务，我们先将上面创建 redis 的 pod 通过 service 将端口暴露出来
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: redis-master-sr labels: name: redis-masterspec: ports: - port: 6379 targetPort: 6379 selector: app: redis通过 kubectl get service -o wide 查看 service 详情
kubectl get service -o wideNAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE SELECTORkubernetes ClusterIP 10.96.0.1 <none> 443/TCP 3d3h <none>redis-master-sr ClusterIP 10.99.187.220 <none> 6379/TCP 44s name=redis-master可以看到有一个 type 为 ClusterIP 的 service，这有一个 ip，10.99.187.220 使用了 6379 作为对外端口，我们是不能在 k8s 外部通过这个 IP 的 6379 端口访问到 redis-master-sr 这个 service。但是如果在 k8s 里的相同网络应用，是可以通过这个CLUSTER-IP 来访问到的。
我们来试一下
if os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('10.99.187.220', 6379, 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)重新打镜像包 docker build -t flaskk8s:ClusterIP . 创建一个 flaskk8s，tag 为 ClusterIP，修改 flask-deployment.yaml
apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: labels: app: flasktest name: flasktestspec: selector: matchLabels: app: flasktest replicas: 1 template: metadata: labels: app: flasktest spec: containers: - image: flaskk8s:ClusterIP name: flaskweb imagePullPolicy: Never ports: - containerPort: 6000执行 kubectl apply -f flask-deployment.yaml 生效，再重新访问 http://127.0.0.1:30002/ 则又可以正常访问了。
1.5 使用环境变量来访问 service
使用 service 的 ClusterIP 虽然可以解决了由于 pod 的重启更换 IP 的问题，但是如果一个 service 重启，或者环境重新部署了，那么 service 的 IP 又会变了，此时就要重新修改代码了，这肯定是不行的。
我们使用 exec 命令进入到 pod 内部，使用 env 命令查看系统的环境变量
# kubectl get podNAME READY STATUS RESTARTS AGEflasktest-74865c4b59-6l86m 1/1 Running 0 19mflasktest-74865c4b59-k4pkk 1/1 Running 0 19mredis-master-7f88b489b9-6kk8l 1/1 Running 0 160m# kubectl exec -it flasktest-74865c4b59-6l86m /bin/bashroot@flasktest-74865c4b59-6l86m:/app# envKUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443KUBERNETES_SERVICE_PORT=443REDIS_MASTER_SR_PORT_6379_TCP_PROTO=tcpHOSTNAME=flasktest-74865c4b59-6l86mPYTHON_VERSION=3.5.7envname=k8sREDIS_MASTER_SR_PORT_6379_TCP_PORT=6379PWD=/appREDIS_MASTER_SR_SERVICE_HOST=10.103.116.170REDIS_MASTER_SR_PORT=tcp://10.103.116.170:6379HOME=/rootLANG=C.UTF-8KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.96.0.1:443REDIS_MASTER_SR_PORT_6379_TCP=tcp://10.103.116.170:6379GPG_KEY=97FC712E4C024BBEA48A61ED3A5CA953F73C700DTERM=xtermSHLVL=1REDIS_MASTER_SR_PORT_6379_TCP_ADDR=10.103.116.170KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcpPYTHON_PIP_VERSION=19.3.1KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.96.0.1REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT=6379PYTHON_GET_PIP_SHA256=b86f36cc4345ae87bfd4f10ef6b2dbfa7a872fbff70608a1e43944d283fd0eeeKUBERNETES_SERVICE_HOST=10.96.0.1KUBERNETES_PORT=tcp://10.96.0.1:443KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443PYTHON_GET_PIP_URL=https://github.com/pypa/get-pip/raw/ffe826207a010164265d9cc807978e3604d18ca0/get-pip.pyPATH=/usr/local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin_=/usr/bin/env看到有两个和 redis service 有关的环境变量
REDIS_MASTER_SR_SERVICE_HOST=10.103.116.170REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT=6379k8s 会为每个 pod 的容器里都增加一组 service 相关的环境变量，也会随着 pod 或者 service 的变化而变化，有了这两个环境变量，我们就可以动态获取 IP，修改代码
if os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 redis_server = os.environ.get("REDIS_MASTER_SR_SERVICE_HOST") redis_port = os.environ.get("REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT") REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format(redis_server, redis_port, 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)这时我们就可以不用修改 IP 来适应 pod 或者 service 的变动了。
二、不同网络下的不同 pod 间通信
我们使用环境变量来解析服务的 IP，但是使用环境变量有一个限制，所有的 pods 须在一个 namespace 中，也就是说在同一个 namespace 中的 pod 才会共享环境变量，如果不在同一个 namespace 该如何访问呢？我们还是以这个 flask 应用为例，这次我们将 redis 放到 default 的 namespace 中，flask 的应用放到 yyxtest 的 namespace 中。
2.1 创建 redis 的 pod 与 service
redis.yaml
apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: labels: app: redis name: redis-masterspec: selector: matchLabels: app: redis replicas: 1 template: metadata: labels: app: redis spec: containers: - image: redis name: redis-master2 ports: - containerPort: 6379redis-service.yaml
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: redis-master-sr labels: name: redis-masterspec: ports: - port: 6379 targetPort: 6379 selector: app: redis查看 pod 与 service 信息
# kubectl get podsNAME READY STATUS RESTARTS AGEredis-master-wjq6t 1/1 Running 0 8m55sC:\Users\54523\Desktop\k8stest>kubectl get serviceNAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGEredis-master-sr ClusterIP 10.97.140.58 <none> 6379/TCP 3m3s创建 python 应用
#-*- coding:utf-8 -*-# author:Yang# datetime:2020/2/10 16:07# software: PyCharmfrom flask import Flaskfrom flask_redis import FlaskRedisimport timeimport osif os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 redis_server = os.environ.get("REDIS_MASTER_SR_SERVICE_HOST") redis_port = os.environ.get("REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT") REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format(redis_server, redis_port, 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)app = Flask(__name__)app.config['REDIS_URL'] = REDIS_URLredis_client = FlaskRedis(app)@app.route("/")def index_handle(): redis_client.set("reidstest",time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",time.localtime(time.time()))) name = redis_client.get("reidstest").decode() return "hello %s"% nameapp.run(host='0.0.0.0', port=6000, debug=True)上面是之前的代码，采用环境变量的方式，获取到 redisserver 和 redisport，之前创建 flask 的应用的 pod 和 service 都没有指定 namespace,如果没有指定的话，默认是创建在了 default 的 namespace，由于 redis 也没有指定，所以它们之间是可以通过共享环境变量来解决服务地址的，那现在我们将 python 应用创建在 yyxtest 的 namespace 中，看看情况如何。
将先之前 python 应用打包 docker build -t flaskk8s:dns .
创建 deployment.yaml
apiVersion: apps/v1kind: Deploymentmetadata: labels: app: flasktest name: flasktest namespace: yyxtestspec: selector: matchLabels: app: flasktest replicas: 2 template: metadata: labels: app: flasktest spec: containers: - image: flaskk8s:dns name: flaskweb imagePullPolicy: Never ports: - containerPort: 6000再创建 service.yaml
apiVersion: v1kind: Servicemetadata: name: flask-service labels: name: flaskservice namespace: yyxtestspec: type: NodePort ports: - port: 6000 nodePort: 30003 selector: app: flasktest这次在 deployment 和 service 中的 metadata 中都添加了namespace: yyxtest ，它们将会被创建到 yyxtest 的 namespace 中
使用kubectl get pods --namespace=yyxtest 来查看 pods，此时 pods 直接显示 error 了，通过查看 pods 里的日志发现，redis_port = os.environ.get("REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT") 这行代码没有获取到REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT的值，返回的是个 None，所以在之后的 redis 初始化时就报错失败了，这也说明，在 yyxtesxt 的名称空间中的 pod 里是没有REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT 这个环境变量的。
我们同样在 default 的 namespace 中也创建 flask 的 pod 和 service，此时就可以正常的访问。
我们使用 kubectl exec 命令分别进入到两个 namespace 空间中的 flask 应用的 pod 中
在 default 的名称空间中
# env...FLASK_SERVICE_SERVICE_HOST=10.109.55.91REDIS_MASTER_SR_SERVICE_PORT=6379...它包含有这两个环境变量，但是在 yyxtest 的 pod 中却没有这两个环境变量，这也就说明，原来的代码在非 default 空间(准确的说是和 redis 不在同一个空间中)是不能正常运行的。
使用 dns 来解析服务地址
除了可以使用环境变量来解析服务地址，用的更多的应该是使用 dns 来解析了，在创建 redis 的 service 时，Kubernetes 会创建一个相应的 DNS 条目，该条目的形式是 <service-name>.<namespace-name>.svc.cluster.local，这意味着如果容器只使用 <service-name>，它将被解析到本地命名空间的服务。比如在 yaml 文件中设置了
metadata: name: redis-master-sr则会创建一个 redis-master-sr.default.svc.cluster.local的记录, 我们在 default 名称空间中的 pod 试一下
# ping redis-master-srPING redis-master-sr.default.svc.cluster.local (10.97.140.58) 56(84) bytes of data.在 yyxtest 名称空间中的 pod 再试一下
# ping redis-master-srping: redis-master-sr: Name or service not known说明服务名只能在它所在的空间中(本例中的 default)有 dns 记录，不在它的空间(本例中的 yyxtest)中则不存在，但是我们注意到，在 default 空间中 redis-master-sr 解析到了redis-master-sr.default.svc.cluster.local ,那么在非 default 空间中是否可以正常解析redis-master-sr.default.svc.cluster.local 这个名称呢？
在 yyxtest 的 pod 中执行
ping redis-master-sr.default.svc.cluster.localPING redis-master-sr.default.svc.cluster.local (10.97.140.58) 56(84) bytes of data.也是可以正常解析的，所以这时我们来修改一下 python 的代码，port 我们使用了一个固定的值，6379，因为 port 不会随着 pod 或者 service 的重启而发生变化，只要在 yaml 文件中定义好了就不会改变了
if os.environ.get("envname") == "k8s": # 说明是在 k8s 中 REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format("redis-master-sr.default.svc.cluster.local", 6379, 1)else: REDIS_URL = "redis://{}:{}/{}".format('127.0.0.1', 6380, 1)现在应用又可以正常的工作了，我们就可以和 redis 不同的名称空间创建应用了。
参考文章
阅读全文: http://gitbook.cn/gitchat/activity/5e43ac77bd4a894bc95d163a
您还可以下载 CSDN 旗下精品原创内容社区 GitChat App ，阅读更多 GitChat 专享技术内容哦。
