# Kubernetes 调试 Service
对于新安装的 k8s，经常出现的一个问题是 Service 没有正常工作。如果您已经运行了 Deployment 并创建了一个 Service，但是当您尝试访问它时没有得到响应，希望这份文档能帮助您找出问题所在。
# 约定
在整个文档中，您将看到可以运行的各种命令。有些命令需要在 Pod 中运行，有些命令需要在 k8s Node 上运行，还有一些命令可以在您拥有 kubectl 和集群凭证的任何地方运行。为了明确命令期望运行的位置，本文档将使用以下约定。
如果命令 “COMMAND” 期望在 Pod 中运行，并且产生 “OUTPUT”：
u@pod$ COMMAND
OUTPUT
如果命令 “COMMAND” 期望在 Node 上运行，并且产生 “OUTPUT”：
u@node$ COMMAND
OUTPUT
如果命令是 “kubectl ARGS”：
$ kubectl ARGS
OUTPUT
# 在 pod 中运行命令
对于这里的许多步骤，您可能希望知道运行在集群中的 Pod 看起来是什么样的。最简单的方法是运行一个交互式的 busybox Pod：
$ kubectl run -it --rm --restart=Never busybox --image=busybox sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ #
如果您已经有了您喜欢使用的正在运行的 Pod，则可以使用：
$ kubectl exec <POD-NAME> -c <CONTAINER-NAME> -- <COMMAND>
# 安装
为了完成本次分析故障的目的，我们先运行几个 Pod。因为可能正在调试您自己的 Service，所以，您可以使用自己的详细信息进行替换，或者，您也可以跟随并开始下面的步骤。
$ kubectl run hostnames --image=k8s.gcr.io/serve_hostname \
--labels=app=hostnames \
--port=9376 \
--replicas=3
deployment "hostnames" created
kubectl 命令将打印创建或变更的资源的类型和名称，它们可以在后续命令中使用。请注意，这与您使用以下 YAML 启动 Deployment 相同：
apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
name: hostnames
spec:
selector:
app: hostnames
replicas: 3
template:
metadata:
labels:
app: hostnames
spec:
containers:
- name: hostnames
image: k8s.gcr.io/serve_hostname
ports:
- containerPort: 9376
protocol: TCP
确认您的 Pod 是 running 状态：
$ kubectl get pods -l app=hostnames
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hostnames-632524106-bbpiw 1/1 Running 0 2m
hostnames-632524106-ly40y 1/1 Running 0 2m
hostnames-632524106-tlaok 1/1 Running 0 2m
# Service 存在吗？
细心的读者会注意到我们还没有真正创建一个 Service - 其实这是我们有意的。这是一个有时会被遗忘的步骤，也是第一件要检查的事情。
那么，如果我试图访问一个不存在的 Service，会发生什么呢？假设您有另一个 Pod，想通过名称使用这个 Service，您将得到如下内容：
u@pod$ wget -qO- hostnames
wget: bad address 'hostname'
因此，首先要检查的是 Service 是否确实存在：
$ kubectl get svc hostnames
Error from server (NotFound): services "hostnames" not found
我们已经有一个罪魁祸首了，让我们来创建 Service。就像前面一样，这里的内容仅仅是为了步骤的执行 - 在这里您可以使用自己的 Service 细节。
$ kubectl expose deployment hostnames --port=80 --target-port=9376
service "hostnames" exposed
再查询一遍，确定一下：
$ kubectl get svc hostnames
NAME CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
hostnames 10.0.1.175 <none> 80/TCP 5s
与前面相同，这与您使用 YAML 启动的 Service 一样：
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: hostnames
spec:
selector:
app: hostnames
ports:
- name: default
protocol: TCP
port: 80
targetPort: 9376
现在您可以确认 Service 存在。
# Service 是否通过 DNS 工作？
从相同 Namespace 下的 Pod 中运行：
u@pod$ nslookup hostnames
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: hostnames
Address 1: 10.0.1.175 hostnames.default.svc.cluster.local
如果失败，那么您的 Pod 和 Service 可能位于不同的 Namespaces 中，请尝试使用限定命名空间的名称：
u@pod$ nslookup hostnames.default
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: hostnames.default
Address 1: 10.0.1.175 hostnames.default.svc.cluster.local
如果成功，那么需要调整您的应用，使用跨命名空间（cross-namespace）的名称去访问服务，或者，在相同的 Namespace 中运行应用和 Service。如果仍然失败，请尝试一个完全限定的名称：
u@pod$ nslookup hostnames.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: hostnames.default.svc.cluster.local
Address 1: 10.0.1.175 hostnames.default.svc.cluster.local
注意这里的后缀：“default.svc.cluster.local”。“default” 是我们正在操作的 Namespace。“svc” 表示这是一个 Service。“cluster.local” 是您的集群域，在您自己的集群中可能会有所不同。
您也可以在集群中的 Node 上尝试此操作（注意：10.0.0.10 是我的 DNS Service，您的可能不同）：
u@node$ nslookup hostnames.default.svc.cluster.local 10.0.0.10
Server: 10.0.0.10
Address: 10.0.0.10#53
Name: hostnames.default.svc.cluster.local
Address: 10.0.1.175
如果您能够使用完全限定的名称查找，但不能使用相对名称，则需要检查 /etc/resolv.conf 文件是否正确。
u@pod$ cat /etc/resolv.conf
nameserver 10.0.0.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local example.com
options ndots:5
nameserver 行必须指示群集的 DNS Service，它通过 --cluster-dns 传递到 kubelet。
search 行必须包含一个适当的后缀，以便查找 Service 名称。在本例中，它在本地 Namespace（default.svc.cluster.local）、所有 Namespaces 中的 Service（svc.cluster.local）以及集群（cluster.local）中查找服务。根据您自己的安装情况，可能会有额外的记录（最多 6 条）。集群后缀通过 --cluster-domain 标志传递给 kubelet。本文档中，我们假定它是 “cluster.local”，但是您的可能不同，这种情况下，您应该在上面的所有命令中更改它。
options 行必须设置足够高的 ndots，以便 DNS 客户端库考虑搜索路径。在默认情况下，k8s 将这个值设置为 5，这个值足够高，足以覆盖它生成的所有 DNS 名称。
# DNS 中是否存在服务？
如果上面仍然失败 - DNS 查找不到您需要的 Service - 我们可以后退一步，看看还有什么不起作用。k8s 主 Service 应该一直是正常的：
u@pod$ nslookup kubernetes.default
Server: 10.0.0.10
Address 1: 10.0.0.10 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local
Name: kubernetes.default
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local
如果失败，您可能需要转到这个文档的 kube-proxy 部分，或者甚至回到文档的顶部重新开始，但，不是调试您自己的 Service，而是调试 DNS。
# Service 是通过 IP 工作的吗？
假设我们可以确认 DNS 工作正常，那么接下来要测试的是您的 Service 是否工作正常。从集群中的一个节点，访问 Service 的 IP（从上面的 kubectl get 命令获取）。
u@node$ curl 10.0.1.175:80
hostnames-0uton
u@node$ curl 10.0.1.175:80
hostnames-yp2kp
u@node$ curl 10.0.1.175:80
hostnames-bvc05
如果 Service 是正常的，您应该得到正确的响应。如果没有，有很多可能出错的地方，请继续。
# Service 是对的吗？
这听起来可能很傻，但您应该加倍甚至三倍检查您的 Service 是否正确，并且与您的 Pod 匹配。查看您的 Service 并验证它：
$ kubectl get service hostnames -o json
{
"kind": "Service",
"apiVersion": "v1",
"metadata": {
"name": "hostnames",
"namespace": "default",
"selfLink": "/api/v1/namespaces/default/services/hostnames",
"uid": "428c8b6c-24bc-11e5-936d-42010af0a9bc",
"resourceVersion": "347189",
"creationTimestamp": "2015-07-07T15:24:29Z",
"labels": {
"app": "hostnames"
}
},
"spec": {
"ports": [
{
"name": "default",
"protocol": "TCP",
"port": 80,
"targetPort": 9376,
"nodePort": 0
}
],
"selector": {
"app": "hostnames"
},
"clusterIP": "10.0.1.175",
"type": "ClusterIP",
"sessionAffinity": "None"
},
"status": {
"loadBalancer": {}
}
}
spec.ports[] 中描述的是您想要尝试访问的端口吗？targetPort 对您的 Pod 来说正确吗（许多 Pod 选择使用与 Service 不同的端口）？如果您想把它变成一个数字端口，那么它是一个数字（9376）还是字符串 “9376”？如果您想把它当作一个指定的端口，那么您的 Pod 是否公开了一个同名端口？端口的 protocol 和 Pod 的一样吗？
# Service 有 Endpoints 吗？
如果您已经走到了这一步，我们假设您已经确认您的 Service 存在，并能通过 DNS 解析。现在，让我们检查一下，您运行的 Pod 确实是由 Service 选择的。
早些时候，我们已经看到 Pod 是 running 状态。我们可以再检查一下：
$ kubectl get pods -l app=hostnames
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hostnames-0uton 1/1 Running 0 1h
hostnames-bvc05 1/1 Running 0 1h
hostnames-yp2kp 1/1 Running 0 1h
“AGE” 列表明这些 Pod 已经启动一个小时了，这意味着它们运行良好，而不是崩溃。
-l app=hostnames 参数是一个标签选择器 - 就像我们的 Service 一样。在 k8s 系统中有一个控制循环，它评估每个 Service 的选择器，并将结果保存到 Endpoints 对象中。
$ kubectl get endpoints hostnames
NAME ENDPOINTS
hostnames 10.244.0.5:9376,10.244.0.6:9376,10.244.0.7:9376
这证实 endpoints 控制器已经为您的 Service 找到了正确的 Pods。如果 hostnames 行为空，则应检查 Service 的 spec.selector 字段，以及您实际想选择的 Pods 的 metadata.labels 的值。常见的错误是设置出现了问题，例如 Service 想选择 run=hostnames，但是 Deployment 指定的是 app=hostnames。
# Pod 工作正常吗？
到了这步，我们知道您的 Service 存在并选择了您的 Pods。让我们检查一下 Pod 是否真的在工作 - 我们可以绕过 Service 机制，直接进入 Pod。注意，这些命令使用的是 Pod 端口（9376），而不是 Service 端口（80）。
u@pod$ wget -qO- 10.244.0.5:9376
hostnames-0uton
pod $ wget -qO- 10.244.0.6:9376
hostnames-bvc05
u@pod$ wget -qO- 10.244.0.7:9376
hostnames-yp2kp
我们期望的是 Endpoints 列表中的每个 Pod 返回自己的主机名。如果这没有发生（或者您自己的 Pod 的正确行为没有发生），您应该调查发生了什么。您会发现 kubectl logs 这个时候非常有用，或者使用 kubectl exec 直接进入到您的 Pod，并从那里检查服务。
另一件要检查的事情是，您的 Pod 没有崩溃或正在重新启动。频繁的重新启动可能会导致断断续续的连接问题。
$ kubectl get pods -l app=hostnames
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
hostnames-632524106-bbpiw 1/1 Running 0 2m
hostnames-632524106-ly40y 1/1 Running 0 2m
hostnames-632524106-tlaok 1/1 Running 0 2m
如果重新启动计数很高，请查阅有关如何 调试 pod 获取更多信息。
# kube-proxy 工作正常吗？
如果您到了这里，那么您的 Service 正在运行，也有 Endpoints，而您的 Pod 实际上也正在服务。在这一点上，整个 Service 代理机制是否正常就是可疑的了。我们来确认一下，一部分一部分来。
# kube-proxy 是在运行中吗？
确认 kube-proxy 正在您的节点上运行。您应该得到如下内容：
u@node$ ps auxw | grep kube-proxy
root 4194 0.4 0.1 101864 17696 ? Sl Jul04 25:43 /usr/local/bin/kube-proxy --master=https://kubernetes-master --kubeconfig=/var/lib/kube-proxy/kubeconfig --v=2
下一步，确认它并没有出现明显的失败，比如连接 master 失败。要做到这一点，您必须查看日志。访问日志取决于您的 Node 操作系统。在某些操作系统是一个文件，如 /var/log/messages kube-proxy.log，而其他操作系统使用 journalctl 访问日志。您应该看到类似的东西：
I1027 22:14:53.995134 5063 server.go:200] Running in resource-only container "/kube-proxy"
I1027 22:14:53.998163 5063 server.go:247] Using iptables Proxier.
I1027 22:14:53.999055 5063 server.go:255] Tearing down userspace rules. Errors here are acceptable.
I1027 22:14:54.038140 5063 proxier.go:352] Setting endpoints for "kube-system/kube-dns:dns-tcp" to [10.244.1.3:53]
I1027 22:14:54.038164 5063 proxier.go:352] Setting endpoints for "kube-system/kube-dns:dns" to [10.244.1.3:53]
I1027 22:14:54.038209 5063 proxier.go:352] Setting endpoints for "default/kubernetes:https" to [10.240.0.2:443]
I1027 22:14:54.038238 5063 proxier.go:429] Not syncing iptables until Services and Endpoints have been received from master
I1027 22:14:54.040048 5063 proxier.go:294] Adding new service "default/kubernetes:https" at 10.0.0.1:443/TCP
I1027 22:14:54.040154 5063 proxier.go:294] Adding new service "kube-system/kube-dns:dns" at 10.0.0.10:53/UDP
I1027 22:14:54.040223 5063 proxier.go:294] Adding new service "kube-system/kube-dns:dns-tcp" at 10.0.0.10:53/TCP
如果您看到有关无法连接 master 的错误消息，则应再次检查 Node 配置和安装步骤。
kube-proxy 无法正确运行的可能原因之一是找不到所需的 conntrack 二进制文件。在一些 Linux 系统上，这也是可能发生的，这取决于您如何安装集群，例如，您正在从头开始安装 k8s。如果是这样的话，您需要手动安装 conntrack 包（例如，在 Ubuntu 上使用 sudo apt install conntrack），然后重试。
# kube-proxy 是否在写 iptables 规则？
kube-proxy 的主要职责之一是写实现 Services 的 iptables 规则。让我们检查一下这些规则是否已经被写好了。
kube-proxy 可以在 “userspace” 模式或 “iptables” 模式下运行。希望您正在使用更新、更快、更稳定的 “iptables” 模式。您应该看到以下情况之一。
# Userspace
u@node$ iptables-save | grep hostnames
-A KUBE-PORTALS-CONTAINER -d 10.0.1.175/32 -p tcp -m comment --comment "default/hostnames:default" -m tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-ports 48577
-A KUBE-PORTALS-HOST -d 10.0.1.175/32 -p tcp -m comment --comment "default/hostnames:default" -m tcp --dport 80 -j DNAT --to-destination 10.240.115.247:48577
您的 Service 上的每个端口应该有两个规则（本例中只有一个）- “KUBE-PORTALS-CONTAINER” 和 “KUBE-PORTALS-HOST”。如果您没有看到这些，请尝试将 -V 标志设置为 4 之后重新启动 kube-proxy，然后再次查看日志。
几乎没有人应该再使用 “userspace” 模式了，所以我们不会在这里花费更多的时间。
# Iptables
u@node$ iptables-save | grep hostnames
-A KUBE-SEP-57KPRZ3JQVENLNBR -s 10.244.3.6/32 -m comment --comment "default/hostnames:" -j MARK --set-xmark 0x00004000/0x00004000
-A KUBE-SEP-57KPRZ3JQVENLNBR -p tcp -m comment --comment "default/hostnames:" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.3.6:9376
-A KUBE-SEP-WNBA2IHDGP2BOBGZ -s 10.244.1.7/32 -m comment --comment "default/hostnames:" -j MARK --set-xmark 0x00004000/0x00004000
-A KUBE-SEP-WNBA2IHDGP2BOBGZ -p tcp -m comment --comment "default/hostnames:" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.1.7:9376
-A KUBE-SEP-X3P2623AGDH6CDF3 -s 10.244.2.3/32 -m comment --comment "default/hostnames:" -j MARK --set-xmark 0x00004000/0x00004000
-A KUBE-SEP-X3P2623AGDH6CDF3 -p tcp -m comment --comment "default/hostnames:" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.244.2.3:9376
-A KUBE-SERVICES -d 10.0.1.175/32 -p tcp -m comment --comment "default/hostnames: cluster IP" -m tcp --dport 80 -j KUBE-SVC-NWV5X2332I4OT4T3
-A KUBE-SVC-NWV5X2332I4OT4T3 -m comment --comment "default/hostnames:" -m statistic --mode random --probability 0.33332999982 -j KUBE-SEP-WNBA2IHDGP2BOBGZ
-A KUBE-SVC-NWV5X2332I4OT4T3 -m comment --comment "default/hostnames:" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-X3P2623AGDH6CDF3
-A KUBE-SVC-NWV5X2332I4OT4T3 -m comment --comment "default/hostnames:" -j KUBE-SEP-57KPRZ3JQVENLNBR
KUBE-SERVICES 中应该有 1 条规则，KUBE-SVC-(hash) 中每个 endpoint 有 1 或 2 条规则（取决于 SessionAffinity），每个 endpoint 中应有 1 条 KUBE-SEP-(hash) 链。准确的规则将根据您的确切配置（包括 节点-端口 以及 负载均衡）而有所不同。
# kube-proxy 正在代理中吗？
假设您确实看到了上述规则，请再次尝试通过 IP 访问您的 Service：
u@node$ curl 10.0.1.175:80
hostnames-0uton
如果失败了，并且您正在使用 userspace 代理，您可以尝试直接访问代理。如果您使用的是 iptables 代理，请跳过本节。
回顾上面的 iptables-save 输出，并提取 kube-proxy 用于您的 Service 的端口号。在上面的例子中，它是 “48577”。现在连接到它：
u@node$ curl localhost:48577
hostnames-yp2kp
如果仍然失败，请查看 kube-proxy 日志中的特定行，如：
Setting endpoints for default/hostnames:default to [10.244.0.5:9376 10.244.0.6:9376 10.244.0.7:9376]
如果您没有看到这些，请尝试将 -V 标志设置为 4 并重新启动 kube-proxy，然后再查看日志。
# Pod 无法通过 Service IP 到达自己
如果网络没有正确配置为 “hairpin” 流量，通常当 kube-proxy 以 iptables 模式运行，并且 Pod 与桥接网络连接时，就会发生这种情况。Kubelet 公开了一个 hairpin-mode 标志，如果 pod 试图访问它们自己的 Service VIP，就可以让 Service 的 endpoints 重新负载到他们自己身上。hairpin-mode 标志必须设置为 hairpin-veth 或者 promiscuous-bridge。
解决这一问题的常见步骤如下：
- 确认 hairpin-mode 被设置为 hairpin-veth 或者 promiscuous-bridge。您应该看到下面这样的内容。在下面的示例中，hairpin-mode 被设置为 promiscuous-bridge。
u@node$ ps auxw|grep kubelet
root 3392 1.1 0.8 186804 65208 ? Sl 00:51 11:11 /usr/local/bin/kubelet --enable-debugging-handlers=true --config=/etc/kubernetes/manifests --allow-privileged=True --v=4 --cluster-dns=10.0.0.10 --cluster-domain=cluster.local --configure-cbr0=true --cgroup-root=/ --system-cgroups=/system --hairpin-mode=promiscuous-bridge --runtime-cgroups=/docker-daemon --kubelet-cgroups=/kubelet --babysit-daemons=true --max-pods=110 --serialize-image-pulls=false --outofdisk-transition-frequency=0
- 确认有效的 hairpin-mode。要做到这一点，您必须查看 kubelet 日志。访问日志取决于 Node OS。在一些操作系统上，它是一个文件，如 /var/log/kubelet.log，而其他操作系统则使用 journalctl 访问日志。请注意，由于兼容性，有效的 hairpin-mode 可能不匹配 --hairpin-mode 标志。在 kubelet.log 中检查是否有带有关键字 hairpin 的日志行。应该有日志行指示有效的 hairpin-mode，比如下面的内容。
I0629 00:51:43.648698 3252 kubelet.go:380] Hairpin mode set to "promiscuous-bridge"
- 如果有效的 hairpin-mode 是 hairpin-veth，请确保 Kubelet 具有在节点上的 /sys 中操作的权限。如果一切正常工作，您应该看到如下内容：
u@node$ for intf in /sys/devices/virtual/net/cbr0/brif/*; do cat $intf/hairpin_mode; done
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1
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1
- 如果有效的 hairpin-mode 是 promiscuous-bridge，则请确保 Kubelet 拥有在节点上操纵 Linux 网桥的权限。如果正确使用和配置了 cbr0 网桥，您应该看到：
u@node$ ifconfig cbr0 |grep PROMISC
UP BROADCAST RUNNING PROMISC MULTICAST MTU:1460 Metric:1