Kubernetes 的网络原理 --- 总结-K8s的网络详解

首先,要理解K8s的用处其实是容器的编排和管理

flannel到底做了什么?

flannel组建一个大二层扁平网络,pod的ip分配由flannel统一分配,通讯过程也是走flannel的网桥。
每个node上面都会创建一个flannel0虚拟网卡,用于跨node之间通讯。所以容器直接可以直接使用pod id进行通讯。
跨节点通讯时,发送端数据会从docker0路由到flannel0虚拟网卡,接收端数据会从flannel0路由到docker0。

为什么会有Service?

如果Pod是一组应用容器的集合,那Service是不是就没有意义了,他的意义在于当应用服务需要做负载、需要做全生命周期的跟踪和管理时就体现出来了,所以Service是一个抽象的概念,它定义了Pod逻辑集合和访问这些Pod的策略。
一个非常常见的场景,当一个Pod因为某种原因停止运行了,kubelet根据deployment的需求重新启动一个新的Pod来提供之前Pod的功能,但是flannel会给这个新的Pod分配一个新的IP,这会带来很大的Effort,应用服务的很多配置项都需要调整,如果有了Service呢,这就不是问题,看下Service的运行原理。

KubeProxy的实现模式

这张图解释了Service的运行机制,当Service A创建的时候,Service Controller和EndPoints Controller就会被触发更新一些资源,例如基于Service中配置的Pod的selector给每一个Pod创建一个EndPoint资源并存入etcd,kube-proxy还会更新iptables的chain规则生成基于Service的Cluster IP链路到对应Pod的链路规则,接下来集群内的一个pod想访问某个服务,直接cluster ip:port即可基于iptables的链路将请求发送到对应的Pod,这一层有两种挑选pod的算法,轮询(Round Robin)和亲和度匹配(Session Affinity)。当然,除了这种iptabels的模式,还有一种比较原始的方式就是用户态的转发,Kube-Proxy 会为每个 Service 随机监听一个端口 (Proxy Port),并增加一条 IPtables 规则。从客户端到 ClusterIP:Port 的报文都会被重定向到 Proxy Port,Kube-Proxy 收到报文后,通过 Round Robin (轮询) 或者 Session Affinity(会话亲和力,即同一 Client IP 都走同一链路给同一 Pod 服务)分发给对应的 Pod。

当然,新版本的k8s开始基于ipvs来替换iptables了,但是形式和iptables是类似的。
概念图可以参看:

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这是最原始的方式,参看下图:

Iptables

Ipvs

IPVS是 LVS 项目的一部分,是一款运行在 Linux Kernel 当中的 4 层负载均衡器,性能异常优秀。使用调优后的内核,可以轻松处理每秒 10 万次以上的转发请求。目前在中大型互联网项目中,IPVS 被广泛的用于承接网站入口处的流量。

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转载自blog.csdn.net/yujia_666/article/details/107802587