【Kubernetes】Kube Proxy 如何帮助 Pod 之间通信？Kube-Proxy 实践案例

kube-proxy 主要通过管理网络规则和流量转发来帮助 Pod 之间进行通信，具体方式如下：

1. 维护 Service 相关的网络规则

• kube-proxy 监听 API Server，当 Service 或 Endpoints 发生变化时，动态更新网络规则。
• 确保流量能正确地从 Service 发送到对应的 Pod。

2. 支持三种模式进行流量转发

• iptables 模式（默认）：

  • kube-proxy 通过 iptables 规则拦截访问 Service 的流量，并将其 NAT 转发到后端 Pod。
  • 适用于大部分场景，性能较好，但规则过多时管理会变复杂。

• ipvs 模式：

  • 使用 Linux 内核 IPVS（IP Virtual Server）机制进行流量转发，性能更优，支持更多的负载均衡算法。
  • 适合大规模集群，但需要内核支持 ipvs 模块。

• userspace 模式（已废弃）：

  • 由 kube-proxy 进程直接处理流量，再转发到 Pod，性能较差，不推荐使用。

3. 提供 Service 访问能力

• 通过 ClusterIP 访问：
  • Pod 访问 Service 时，kube-proxy 负责将流量转发到后端 Pod。
• 通过 NodePort 访问：
  • kube-proxy 监听 Node 上的端口，并将外部流量转发到 Service。
• 通过 LoadBalancer 访问：
  • 结合云厂商的负载均衡服务，将流量分发到集群内的 Node。

4. 实现 Pod 之间的跨节点通信

• kube-proxy 结合 CNI（如 Flannel、Calico）实现不同 Node 上 Pod 之间的通信。
• 确保访问 Service 时，即使后端 Pod 在不同的 Node 上，也能正确转发流量。

企业级案例：电商平台的流量转发（Kube-Proxy 实践）

场景描述

某电商公司使用 Kubernetes 部署了一个高并发的购物平台，包含多个微服务，如：

• frontend（前端服务，用户访问入口）
• cart-service（购物车服务）
• order-service（订单服务）
• payment-service（支付服务）

这些服务需要通过 kube-proxy 实现流量转发，确保用户下单时，各个服务能正确通信。

1. 购物车访问订单服务的通信

用户流程：

1. 用户在 frontend 添加商品到购物车。
2. frontend 调用 cart-service，存储购物信息。
3. 用户点击“下单”，cart-service 需要调用 order-service 处理订单。

Kubernetes 部署情况：

• cart-service 和 order-service 部署在不同的 Node 上。
• order-service 通过 Kubernetes Service 暴露，ClusterIP 为 10.96.0.10。
• kube-proxy 负责管理 cart-service 访问 order-service 的流量。

Kube-Proxy 作用：

• kube-proxy 监听 order-service 的 Endpoints，确定后端可用的 Pod。
• 使用 iptables 或 ipvs 规则，让 cart-service 访问 10.96.0.10 时，流量自动转发到 order-service 的 Pod。

2. 订单服务调用支付服务（跨节点流量）

用户流程：

1. order-service 处理订单后，需要调用 payment-service 进行支付。
2. payment-service 可能运行在不同的 Node 上。
3. 需要保证流量能跨节点转发，防止单点失败。

Kube-Proxy 作用：

• 维护 payment-service 的 Service 规则，让 order-service 访问 10.96.0.20（ClusterIP）时，自动转发到某个 payment-service Pod。
• 如果 payment-service 的某个 Pod 故障，kube-proxy 会自动调整流量，转发到健康的 Pod，保证支付功能正常。

3. 用户外部访问购物平台（NodePort 模式）

场景：

• 用户需要访问 frontend，但 frontend 只能通过 Service 暴露。
• 由于 frontend 需要被外网访问，我们使用 NodePort Service。

Kube-Proxy 作用：

• kube-proxy 在每个 Node 上开启一个高位端口（如 30080）。
• 当用户访问 NodeIP:30080 时，kube-proxy 自动将流量转发到 frontend Pod。
• 如果 frontend Pod 不在该 Node 上，kube-proxy 会通过 iptables 或 ipvs 规则，转发流量到正确的 Node。

总结

https://github.com/0voice