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Service 類型詳解、Endpoints 物件、kube-proxy 模式。CoreDNS 設定與 DNS 故障排除。ExternalName、Headless Service。

1. Services & Endpoints

建立 Service 時，Kubernetes 會自動建立包含符合 selector 的 Pod IP 清單的 Endpoints 物件。

# Service → Endpoints → Pods
kubectl get service my-app        # 虛擬 IP (ClusterIP)
kubectl get endpoints my-app      # 清單: 10.244.1.2:80, 10.244.1.3:80
kubectl describe endpoints my-app # 詳細

# Endpoints 為空 → selector 與 Pod 標籤不匹配
# 除錯: 比較 selector 和 Pod 標籤
kubectl get svc my-app -o jsonpath='{.spec.selector}'
kubectl get pods --show-labels | grep app=my-app

2. CoreDNS 設定

# CoreDNS 在 kube-system 以 Deployment 運行
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns
kubectl get configmap coredns -n kube-system -o yaml

# 預設 Corefile:
.:53 {
    errors
    health { lameduck 5s }
    ready
    kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
       pods insecure
       fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
    }
    prometheus :9153
    forward . /etc/resolv.conf
    cache 30
    loop
    reload
    loadbalance
}

考試重點：CoreDNS 故障排除步驟：1) 確認 CoreDNS Pod 運行中、2) 檢查 kube-system 中的 kube-dns Service、3) 在 Pod 內用 kubectl exec -it pod -- nslookup kubernetes 測試 DNS、4) 確認 Pod 的 /etc/resolv.conf 指向 kube-dns ClusterIP。

3. kube-proxy 模式

模式	機制	效能
iptables（預設）	Linux iptables 規則，隨機選擇 Pod	良好，O(n) 規則
IPVS	Linux IPVS（核心層，基於雜湊）	大規模叢集最佳
userspace（已棄用）	使用者空間代理	較慢，舊版

4. Headless Service

# Headless: clusterIP: None
# DNS 直接回傳 Pod IP（無虛擬 IP）
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mysql-headless
spec:
  clusterIP: None
  selector:
    app: mysql
  ports:
  - port: 3306

# DNS 行為:
# mysql-headless → 多筆 A 記錄（每個 Pod IP 一筆）
# mysql-0.mysql-headless → 特定 Pod IP（StatefulSet）

5. DNS 故障排除指令

# 從 Pod 內測試 DNS
kubectl run dns-test --image=busybox --rm -it -- nslookup kubernetes
kubectl run dns-test --image=busybox --rm -it -- nslookup my-service.namespace

# 確認 Pod 的 resolv.conf
kubectl exec -it my-pod -- cat /etc/resolv.conf
# 應顯示: nameserver 10.96.0.10 (kube-dns service IP)

# 檢查 CoreDNS 日誌
kubectl logs -n kube-system -l k8s-app=kube-dns

# 確認 kube-dns Service
kubectl get svc -n kube-system kube-dns

6. 速查表

問題	檢查方式
Service 無法到達 Pod	kubectl get endpoints NAME
Endpoints 為空	Service selector 與 Pod 標籤不匹配
Pod 無法解析 DNS	/etc/resolv.conf + CoreDNS Pod 狀態
StatefulSet Pod DNS	需要與 serviceName 同名的 Headless Service

7. 練習題

Q1：建立了 Service 但流量無法到達 Pod。Service 的 Endpoints 物件顯示 "no endpoints"。最可能的原因是？

A) Service 連接埠與容器連接埠不匹配
B) Service selector 的標籤與 Pod 標籤不匹配 ✓
C) NetworkPolicy 封鎖了流量
D) Pod 在另一個叢集

解析：Endpoints 為空表示 Service 找不到匹配的 Pod。原因是標籤 selector 不匹配。檢查方式：比較 kubectl get svc myapp -o jsonpath='{.spec.selector}' 和 kubectl get pods --show-labels。

Q2：在 "frontend" Namespace 運行的 Pod 需要存取 "backend" Namespace 的 "payments" Service。正確的 DNS 名稱是？

A) payments
B) payments.backend
C) payments.backend.svc.cluster.local ✓
D) backend.payments.cluster.local

解析：跨 Namespace 的 DNS 需要指定完整的 Namespace：{service}.{namespace}.svc.cluster.local。短名稱只在同一 Namespace 內有效。B 和 C 都可以運作，但 C 是最明確且可靠的格式。

Q3：CoreDNS 沒有回應。適當的診斷步驟是？

A) 重新啟動整個叢集
B) 確認 CoreDNS Pod 運行中、檢查 kube-dns Service 的 ClusterIP、從 Pod 內用 nslookup 測試 ✓
C) 重新安裝 kube-proxy
D) 重建 kube-system Namespace

解析：系統化 DNS 除錯：(1) kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns、(2) 確認 kube-dns Service 有 ClusterIP、(3) 確認 Pod 的 /etc/resolv.conf 指向該 IP、(4) 從測試 Pod 執行 nslookup。