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在K8S中,kube-proxy iptables原理是什么?

在 Kubernetes 中,kube-proxy 使用不同模式来实现其功能,其中 iptables 模式是早期广泛使用的模式之一。下面详细介绍 kube-proxy 使用 iptables 模式的基本原理。

1. iptables 原理概述

iptables 是 Linux 内核的一部分,用于定义网络封包过滤规则。它是一个用户空间的应用程序,用来设置 Linux 内核中的 IP 传输规则表。iptables 规则集由一系列的链(chain)组成,每个链包含了一系列的规则(rule),规则决定了数据包如何被处理。

2. kube-proxy 使用 iptables 模式的原理

kube-proxy 使用 iptables 模式时,它会在 Linux 主机的 iptables 表中添加特定的规则,以实现服务发现和服务间的通信。以下是具体的步骤:

  1. 创建 KUBE-SERVICES
    kube-proxy 会在 NAT 表中的 PREROUTING 链中添加规则,并指向一个名为 KUBE-SERVICES 的自定义链。所有入站流量都会先经过 PREROUTING 链,然后根据规则被重定向到 KUBE-SERVICES 链。

  2. 服务规则添加
    对于每一个 Kubernetes 服务(Service),kube-proxy 会在 KUBE-SERVICES 链中添加规则,这些规则会根据服务的标签选择器(selector)匹配到对应的后端 Pod。

  3. 创建 KUBE-NODEPORTSKUBE-SVC[service-name]
    如果服务启用了 NodePort 或者 LoadBalancer 类型,kube-proxy 还会创建 KUBE-NODEPORTS 链,以及针对每个服务的自定义链 KUBE-SVC[service-name]。规则会根据 NodePort 将流量重定向到正确的服务链。

  4. 端口映射
    KUBE-SVC[service-name] 链中,kube-proxy 添加规则将流量映射到实际的后端 Pod 上。这通常涉及到使用 RANDOM 或者 ROUND_ROBIN 策略来选择后端 Pod,并且通过 DNAT(目的地网络地址转换)将目标 IP 地址更改为所选 Pod 的 IP 地址。

  5. 直接返回或继续处理
    OUTPUT 链中,如果流量是从本地发出的,那么 kube-proxy 可能会在 KUBE-SERVICES 链中添加规则直接返回给本地进程,或者继续处理以到达集群内的其他节点。

3. 综上所述

综上所述,使用 iptables 模式,kube-proxy 可以在不改变应用代码的情况下,通过修改网络层的规则来实现服务发现、负载均衡和安全策略。然而,随着 Kubernetes 集群规模的增长,大量的 iptables 规则可能会导致性能瓶颈。因此,在某些情况下,使用 ipvs 模式或者第三方解决方案可能会提供更好的性能。

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