内部服务间的通信

首先,我们来回顾一下Kubernetes集群内部各个服务之间相互访问的方法。

Cluster IP

Kubernetes以Pod作为应用部署的最小单位。kubernetes会根据Pod的声明对其进行调度,包括创建、销毁、迁移、水平伸缩等,因此Pod 的IP地址不是固定的,不方便直接采用Pod IP对服务进行访问。

为解决该问题,Kubernetes提供了Service资源,Service对提供同一个服务的多个Pod进行聚合。一个Service提供一个虚拟的Cluster IP,后端对应一个或者多个提供服务的Pod。在集群中访问该Service时,采用Cluster IP即可,Kube-proxy负责将发送到Cluster IP的请求转发到后端的Pod上。

Kube-proxy是一个运行在每个节点上的go应用程序,支持三种工作模式:

  • userspace
    该模式下kube-proxy会为每一个Service创建一个监听端口。发向Cluster IP的请求被Iptables规则重定向到Kube-proxy监听的端口上,Kube-proxy根据LB算法选择一个提供服务的Pod并和其建立链接,以将请求转发到Pod上。
    该模式下,Kube-proxy充当了一个四层Load balancer的角色。由于kube-proxy运行在userspace中,在进行转发处理时会增加两次内核和用户空间之间的数据拷贝,效率较另外两种模式低一些;好处是当后端的Pod不可用时,kube-proxy可以重试其他Pod。
Kube-proxy userspace模式
图片 - Kube-proxy userspace模式

图片来自:Kubernetes官网文档

  • iptables
    为了避免增加内核和用户空间的数据拷贝操作,提高转发效率,Kube-proxy提供了iptables模式。在该模式下,Kube-proxy为service后端的每个Pod创建对应的iptables规则,直接将发向Cluster IP的请求重定向到一个Pod IP。
    该模式下Kube-proxy不承担四层代理的角色,只负责创建iptables规则。该模式的优点是较userspace模式效率更高,但不能提供灵活的LB策略,当后端Pod不可用时也无法进行重试。
Kube-proxy iptables模式
图片 - Kube-proxy iptables模式

图片来自:Kubernetes官网文档

  • ipvs
    该模式和iptables类似,kube-proxy监控Pod的变化并创建相应的ipvs rules。ipvs也是在kernel模式下通过netfilter实现的,但采用了hash table来存储规则,因此在规则较多的情况下,Ipvs相对iptables转发效率更高。除此以外,ipvs支持更多的LB算法。如果要设置kube-proxy为ipvs模式,必须在操作系统中安装IPVS内核模块。
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