kube-proxy

kube-proxy服务进程可看作service的透明代理和负载均衡器。核心功能是将到service的访问请求转发到pod实例上。
service的clusterIP与NodePort等是kube-proxy服务通过Iptables的NAT转换实现的,kube-proxy在运行时动态创建与service相关的Iptables规则,这些规则实现clusterIP及NodePort的请求流量重定向到kube-proxy进程上对应服务的代理端口。
两种访问服务的方法:

  • ClusterIP + TargetPort
  • 节点IP + NodePort

访问service的请求,都被节点的Iptables规则重定向到kube-proxy监听service服务代理端口。
kube-proxy通过查询和监听API Server中service与endpoints的变化,为每个service建立“服务代理对象”,并自动同步。服务代理对象包括用于监听此服务请求的socketServer,socketServer的端口是随机选择本地空闲端口。kube-proxy也创建负载均衡器LB,LB上保存service到对应的后端endpoints列表的动态转发路由表,路由选择是由负载均衡算法及service的session会话保持(sessionAffinity)共同决定。

kube-proxy
|---- Iptables NAT
|
|---- 服务代理对象
|-------- socketServer
|---- 负载均衡器
|-------- service到endpoints的转发地址列表
|

kube-proxy在启动时和监听到service或endpoint的变化后,都会在本机Iptables的NAT表中添加4条规则链。
1 KUBE-PORTALS-CONTAINER 从容器中通过service的clusterIp和端口号访问service。
2 KUBE-PORTALS-HOST 从主机中通过service的clusterIp和端口号访问service。
3 KUBE-NODEPORT-CONTAINER 从容器中通过service的NodePort端口号访问service。
4 KUBE-NODEPORT-HOST 从主机中通过service的NodePort端口号访问service。

此外,kube-proxy在Iptables中为每个service创建由clusterIp + Service端口到kube-proxy所在主机IP + service代理服务监听的端口转发规则。

  • 转发规则的包匹配规则部分(CRETIRIA)如下:
    -m comment --comment SERVICESTRING -pPROTOCOL -m PROTOCOL --dportDESTPORT -d DESTIP 其中-m comment --comment 表示匹配规则使用Iptables的显示扩展的注释功能。SERVICESTRING 为注释的内容。
    -p PROTOCOL -mPROTOCOL --dport DESTPORT -dDESTIP 表示协议为PROTOCOL且目标地址和端口为DESTIP 和DESTPORT的包,其中PROTOCOL可以为TCP或UDP,DESTPORT和DESTIP为service的clusterIp和targetPort。

  • 转发规则的跳转部分(-j部分)
    如果请求来自本地容器,且service代理服务监听的是所有的接口(例如IPv4的地址是0.0.0.0),跳转部分如下:
    -j REDIRSCT --to-ports proxyPort 实现数据包的端口重定向,重定向到proxyPort端口(service代理服务监听的端口)。
    如果请求来自其他容器,则跳转部分为 -j DNAT --to-destination proxyIP:proxyPort 实现数据包转发,数据包的目的地址变为proxyIP:proxyPort

如果service的类型为NodePort,kube-proxy在Iptables中除了添加上面的规则,还会为service创建由NodePort端口到kube-proxy所在主机IP+service代理服务监听的端口的转发规则。转发规则的包匹配规则部分如下:
-m comment --comment SERVICESTRING -pPROTOCOL -m PROTOCOL --dportNODEPORT 用于匹配目的端口为$NODEPORT的包

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