kubeproxy的功能、原理和運行機制分析

一、kubeproxy random

kubeproxy支持不同的服務發現方式，其中的random模式是默認的方式。

在該模式下，kubeproxy隨機選擇一個健康的pod來作為服務代理。當有新的pod加入或是舊的pod退出時，kubeproxy會自動更新負載均衡規則。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376
  sessionAffinity: None  // 關閉session粘連

二、kubeproxy主要功能是什麼

kubeproxy是一個獨立部署的服務，主要實現了如下的功能:

• 對外暴露kubernetes集群內的服務
• 實現服務的負載均衡
• 提供節點間的通信

三、kubeproxy原理

kubeproxy通過獲取kubernetes集群狀態來動態地維護和更新iptables規則，來實現服務的負載均衡和代理。他可以根據監聽的service端口和容器端口來創建對應的iptables規則。

iptables -t nat -A PREROUTING -p tcp --dport 80 -j KUBE-SERVICES
iptables -t nat -A KUBE-SERVICES -d 10.0.0.10/32 -p tcp -m comment --comment "my-service: http" -j KUBE-MARK-MASQ
iptables -t nat -A KUBE-SERVICES -d 10.0.0.10/32 -p tcp -m comment --comment "my-service: http" -j KUBE-SVC-MYAPP

四、kubeproxy替代方案

替代kubeproxy的主要方案是採用Service Mesh的解決方案，如Istio。Service Mesh主要是通過sidecar代理來實現服務的負載均衡和流量控制，對於服務的細粒度控制更加易於管理。

五、kubeproxy運行機制分析

kubeproxy的運行機制如下:

1. kubeproxy從apiserver獲取到pods、services、nodes等kubernetes集群的信息
2. kubeproxy通過監控objects的變化來動態更新iptables規則，同時監聽apiserver的變化
3. kubeproxy通過替換IP的方式實現容器之間的通信

//獲取集群信息
curl -s -H "Authorization: Bearer ${TOKEN}" https://$APISERVER/api/v1/nodes | jq .

//動態更新iptables規則
iptables -t nat -A KUBE-SERVICES -d 10.0.0.10/32 -p tcp --dport 80 -j KUBE-MARK-MASQ
iptables -t nat -A KUBE-SERVICES -d 10.0.0.10/32 -p tcp --dport 80 -m comment --comment "my-service: http" -j KUBE-SVC-MYAPP

六、kubeproxy工作模式概述

kubeproxy的工作模式主要有如下幾種:

• User-Space代理模式: kubeproxy在linux用戶空間中運行，監聽service的事件，實現負載均衡和代理
• Iptable代理模式: kubeproxy以iptables規則的形式實現負載均衡和代理
• IPVS代理模式: kubeproxy以IPVS規則的形式實現負載均衡和代理

//User-Space模式
iptables -t nat -L KUBE-SERVICES

//IPtable模式
ipvsadm -Ln

//IPVS模式
ipvsadm -ln