微信公众号：LinuGo，欢送关注

Pod是怎么找到申请的Pod的，pod之间又是怎么负载平衡的（iptables模式下）

想晓得这个问题，首先须要理解一些iptables常识。

iptables常识

五条链

iptables是linux内核集成的IP信息过滤规定，负责将发往主机的网络包进行散发，转换等。当客户端申请服务器的某个服务时，申请信息会先通过网卡进入服务器内核，这时iptables会对包进行过滤，决定这些包是发往用户态的服务过程或是转发进来到别的主机。而决定这些门路的形式在iptables中称为链，刚进入内核的申请流会通过PREROUTING链，依据路由规定判断是是不是发往本机申请，是则走INPUT链进入本机用户态过程，否则会走FORWARD链并匹配对应的规定最初流出本机；如果是本机收回的申请会走OUTPUT链并进一步到POSTROUTINE链流出本机，或转发到其余机器或回复信息给客户端。

总结上述几条链：

  • PREROUTINE：流入本机路由前
  • POSTROUTINE：流出本机路由前
  • FORWARD：转发门路
  • OUTPUT：由本机用户程序收回的
  • INPUT：发送至本机用户程序的

两个动作

SNAT

源地址转换，是指将报文发送方的ip地址转换，这样当相应方回复申请时，回复的是发送方的地址。

示例了解

当client发送申请给server时，须要通过gateway，如果gateway不对包进行源地址转换(SNAT)，发往server的网络包携带的源地址仍然是client，server会对该源地址响应，但client并不辨认server的地址，会导致该条申请呈现谬误。

DNAT

指标地址转换，是将报文的指标地址转换，起到申请转发到别的目的地的作用。

k8s基础知识

上面理解k8s中的几种IP类型。

虚构IP

虚IP(下文称VIP)有ClusterIP（即serviceIP），是集群本人生成的，ping不通，并和PodIP不处于同一网段，防止申请产生凌乱。当创立一个service时，k8s会为该service指派一个IP地址，并会被集群中的所有kube-proxy察看到，kube-proxy从而会装置一系列的iptables规定到宿主机，kube-dns也会相应的插入一条域名解析IP的规定。申请到来的时候，如果合乎规定，iptables会将VIP转化为理论的IP并应用。

理论IP

实IP别离有PodIP等，该IP是由CNI插件调配的，在k8s集群启动时候，须要装置CNI插件，通常是一个DaemonSet控制器管制，保障每台节点都有该过程。他的作用是在集群外部产生一套网络，并给每个pod插上”网线”，保障pod与节点，pod与pod是互通的。

Pod之间通信的形式能够通过理论的PodIP，然而该IP会随着pod的变动而变动，不适宜用该形式，也能够通过ClusterIP的形式通信，比较稳定，然而不容易被记住，还能够通过svc.ns这种域名的格局，该办法申请kube-dns域名解析失去域名对应的IP。

案例学习

接下来依据一个案例探讨一下。

案例介绍

  • 集群中有两个gateway-pod，service类型为NodePort，裸露端口给集群内部，接管外界申请并负载平衡，并将申请转发到上游pod。
  • 有一个basedao pod，负责接管gateway pod发来的申请并响应，对应的service名称是sts-basedao，命名空间名称是basedao。
  • Kube-dns pod将域名解析成IP地址，并返回给发送方。

查看一下各个pod的IP，该IP是理论的IP。

[centos@guozhao-50 ~]$ kubectl get pod --all-namespaces -owideNAMESPACE     NAME                                IP                    basedao       sts-basedao-0                      10.34.0.2gateway       sts-gateway-59d5fdbc54-4d6kv       10.40.0.0gateway       sts-gateway-59d5fdbc54-dmncq       10.34.0.1 kube-system   coredns-6c76c8bb89-kztxk           10.32.0.4

查看一下三种pod对应service的IP，能够看到gateway service代理的30001端口映射到了内部的31001端口。

[centos@guozhao-50 ~]$ kubectl get svc --all-namespacesNAMESPACE     NAME                   TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)                  AGEbasedao       svc-basedao            ClusterIP   10.111.143.223   <none>        30003/TCP                70mgateway       svc-gateway            NodePort    10.102.103.1     <none>        30001:31001/TCP          70mkube-system   kube-dns               ClusterIP   10.96.0.10       <none>        53/UDP,53/TCP,9153/TCP   14d

1.client发动申请

通过iptables-save命令能够查看到所有的iptables规定。

当client发动申请时，会申请服务器对应的端口，对应NodePort端口，咱们来查看对应的iptables规定，会通过PREROUTING，跳转到KUBE-SERVICES规定。

-A PREROUTING -m comment --comment "kubernetes service portals" -j KUBE-SERVICES

在KUBE-SERVICE中找到合乎的规定，--dst-type LOCAL 代表本地，会持续跳转到KUBE-NODEPORTS

-A KUBE-SERVICES -m comment --comment "kubernetes service nodeports; NOTE: this must be the last rule in this chain" -m addrtype --dst-type LOCAL -j KUBE-NODEPORTS

该申请会跳转到KUBE-MARK-MASQ给申请打一个标签，并跳转到下一条规定KUBE-SVC-4QJQIYWH2AWK2TSA。

-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -m tcp --dport 31001 -j KUBE-MARK-MASQ-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -m tcp --dport 31001 -j KUBE-SVC-4QJQIYWH2AWK2TSA

负载平衡

追随上条规定有两条规定与其对应，--probability 0.50000000000代表有0.5的概率进入下面的规定，如果没有进入下面规定，就会进入上面的规定，负载平衡也就是在iptables层面实现的。

-A KUBE-SVC-4QJQIYWH2AWK2TSA -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -m statistic --mode random --probability 0.50000000000 -j KUBE-SEP-XEQTQPKSTZECBET2-A KUBE-SVC-4QJQIYWH2AWK2TSA -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -j KUBE-SEP-OCFEUGRRJNZZEOHZ

别离查看两个规定对应的下一条规定，该规定指定了指标地址，执行了DNAT操作进行指标地址转发，别离对应了两个pod实例的理论IP地址，申请会追随这条规定转发到理论的gateway。

-A KUBE-SEP-XEQTQPKSTZECBET2 -p tcp -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.34.0.1:30001-A KUBE-SEP-OCFEUGRRJNZZEOHZ -p tcp -m comment --comment "gateway/svc-gateway:gateway-port" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.40.0.0:30001

在最终发出请求之前会走POSTROUTING链，会对该申请做一个SNAT操作，MASQUERADE代表执行了SNAT操作批改了申请源地址。

-A POSTROUTING -m comment --comment "kubernetes postrouting rules" -j KUBE-POSTROUTING-A KUBE-POSTROUTING -m comment --comment "kubernetes service traffic requiring SNAT" -j MASQUERADE

2.gateway发动申请

此时gateway收到了来自client的申请，他会向basedao发动申请，申请形式是通过域名即sts-basedao.basedao:30002格局。该申请会发送给dns服务器进行解析返回一个理论IP地址，当然，该地址也是一个VIP。

在pod被创立时候，就会在pod中创立dns服务配置文件，nameserver代表dns服务器的IP地址，默认是集群中的kube-dns地址，search代表域名拼接规定。能够看出，该地址和kube-dns的VIP是雷同的。

接下来该pod会发出请求到kube-dns的VIP

因为是在主机上收回，会走OUTPUT链，进而进入到KUBE-SERVICES

-A OUTPUT -m comment --comment "kubernetes service portals" -j KUBE-SERVICES

满足KUBE-SERVICES的该条规定，持续跳转到KUBE-SVC-ERIFXISQEP7F7OF4，再次跳转到KUBE-SEP-ZT5TVM6PMFDFQAMO。

-A KUBE-SERVICES -d 10.96.0.10/32 -p tcp -m comment --comment "kube-system/kube-dns:dns-tcp cluster IP" -m tcp --dport 53 -j KUBE-SVC-ERIFXISQEP7F7OF4-A KUBE-SVC-ERIFXISQEP7F7OF4 -m comment --comment "kube-system/kube-dns:dns-tcp" -j KUBE-SEP-ZT5TVM6PMFDFQAMO

最终进行DNAT指标地址转发到dns理论的pod，最终dns返回给gateway由域名解析到的ip。

-A KUBE-SEP-ZT5TVM6PMFDFQAMO -p tcp -m comment --comment "kube-system/kube-dns:dns-tcp" -m tcp -j DNAT --to-destination 10.32.0.4:53

当gateway失去实在的IP，该IP就是basedao的VIP，gateway会应用该VIP发动申请，仍然会对应到相应的iptables规定，实现VIP到IP的映射失去basedao pod的理论地址，并向理论地址发送数据包，这里便不再赘述。

总结

因为Pod的IP地址不是长久的，所以尽量倡议采纳ClusterIP或者域名的形式申请集群中的其余pod，而这两种形式是通过Linux内核的iptables规定实现的。应用iptables规定也有毛病，当集群中有过多的服务Pod，相应的各台宿主机iptables规定就会减少，这减少了网络的复杂度与跟踪难度，会给前期运维带来肯定的艰难。

参考文章

  • 《iptables详解》http://www.zsythink.net/archives/1199
  • 《k8s中文文档》https://v1-16.docs.kubernetes.io/zh/
  • 《深刻分析Kubernetes》极客工夫