Kubernetes跨Pod部署Python TCP服务端客户端通信配置方案

同一Kubernetes集群节点上部署2个Pod，分别运行Python编写的TCP服务端、客户端程序，配套创建了TCP协议、ClusterIP类型的Service暴露服务端端口，期望通过Service实现两个Pod的网络通信，当前端口为硬编码配置。

当前异常现象：

• 服务端绑定0.0.0.0地址可正常启动，但客户端无论配置什么地址都无法成功连接服务端
• 尝试通过os.getenv('SERVER_ADDRESS')、int(os.getenv('SERVER_PORT'))读取环境变量获取服务端地址时，两个接口均返回None

服务端代码 #

import socket


def start_server():
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    
    s.bind(("0.0.0.0", 6666))
    s.listen(1)
    c, a = s.accept()
    filetodown = open("output_received.txt", "wb")
    while True:
       print("Receiving....")
       data = c.recv(1024)
       if not data:
           print("Done Receiving.")
           break
       filetodown.write(data)
       filetodown.flush()
       print(type(filetodown))

    filetodown.close()
    s.close()
    #...

客户端代码 #

import socket


def send_transaction_file():
    file_to_send = open('output.txt', 'rb')
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

    s.connect(("0.0.0.0", 6666))
    data = file_to_send.read(1024)

    while data:
        print("Sending...")
        print(str(data))
        s.send(data)
        data = file_to_send.read(1024)

    file_to_send.close()
    print("Done")
    s.shutdown(2)
    s.close()

Pod定义代码（基于Kubernetes Python客户端实现） #

import time

from kubernetes import config, client
from kubernetes.client import Configuration
from kubernetes.client.api import core_v1_api
from kubernetes.client.rest import ApiException
from kubernetes.stream import stream

def exec_commands(api_instance, podName, app_name, python_script):
    name = podName
    resp = None
    try:
        resp = api_instance.read_namespaced_pod(name=name,
                                                namespace='default')
    except ApiException as e:
        if e.status != 404:
            print("Unknown error: %s" % e)
            exit(1)

    if not resp:
        print("Pod %s does not exist. Creating it..." % name)
        pod_manifest = {
            'apiVersion': 'v1',
            'kind': 'Pod',
            'metadata': {
                'name': name,
                'labels': {
                    'app': app_name}
            },
            'spec': {
                'hostname': podName,
                'subdomain': app_name,
                'containers': [{
                    'image': 'python',
                    'name': name,
                    "args": [
                        "/bin/sh",
                        "-c",
                        "pip install kubernetes google-api-python-client google-cloud-container python-hosts && while true;do date;sleep 5; done"
                        #"python3 " + python_script
                    ]
                }]
            }
        }
        resp = api_instance.create_namespaced_pod(body=pod_manifest,
                                                  namespace='default')
        while True:
            resp = api_instance.read_namespaced_pod(name=name,
                                                    namespace='default')
            if resp.status.phase != 'Pending':
                break
            time.sleep(1)
        print("Done.")

Service定义代码 #

def create_service(core_v1_api):
    body = kube_setup.client.V1Service(
        api_version="v1",
        kind="Service",
        metadata=kube_setup.client.V1ObjectMeta(
            name="banking-svc"
        ),

        spec=kube_setup.client.V1ServiceSpec(
            selector={"app": "banking"},
            type="ClusterIP",
            ports=[kube_setup.client.V1ServicePort(
                port=6666,
                target_port=6666,
                protocol="TCP"
            )]
        )
    )
    core_v1_api.create_namespaced_service(namespace="default", body =body)

一共4个明确的配置错误，逐一修正即可恢复通信：

1. 客户端目标地址配置错误
   0.0.0.0是专用于服务端绑定监听的通配地址，不能作为客户端主动连接的目标地址。同命名空间下客户端直接连接Service短域名banking-svc即可，不需要写全集群FQDN。把客户端代码里的s.connect(("0.0.0.0", 6666))改成s.connect(("banking-svc", 6666))。
2. Service与Pod标签不匹配
   Service配置的选择器是app: banking，但Pod的app标签值是调用exec_commands时传入的app_name参数，如果创建服务端Pod时传入的app_name不是banking，Service无法选中后端Pod，没有可用转发端点自然连接失败。创建完服务端Pod和Service后，可执行kubectl get endpoints banking-svc验证，返回结果中能看到服务端Pod的IP+端口才代表标签匹配正常。
3. 业务进程未实际启动
   当前Pod的启动命令中，运行Python业务脚本的行被注释，容器启动后只会无限循环打印日期、休眠5秒，根本没有运行TCP服务端/客户端代码，端口没有进程监听，不可能连接成功。把args里的循环命令替换成实际的Python启动命令，放开"python3 " + python_script的注释即可。
4. 环境变量未手动注入
   Kubernetes不会自动注入名为SERVER_ADDRESS、SERVER_PORT的自定义环境变量，直接调用os.getenv读取必然返回None。如果要通过环境变量传递服务地址，需要在Pod的容器配置中显式添加env字段，示例配置：

"containers": [{
    "image": "python",
    "name": name,
    "env": [
        {"name": "SERVER_ADDRESS", "value": "banking-svc"},
        {"name": "SERVER_PORT", "value": "6666"}
    ],
    "args": [
        # 实际启动命令
    ]
}]

日常使用更推荐直接通过Kubernetes DNS解析Service域名通信，不需要额外配置环境变量，维护成本更低。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者topkek