14.深入k8s：kube-proxy ipvs及其源码分析
转载请声明出处哦~，本篇文章发布于luozhiyun的博客：https://www.luozhiyun.com
源码版本是1.19
这一篇是讲service，但是基础使用以及基本概念由于官方实在是写的比较完整了，我没有必要复述一遍，所以还不太清楚的小伙伴们可以去看官方的文档：https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/。
IPVS 概述
在 Kubernetes 集群中，每个 Node 运行一个 kube-proxy 进程。kube-proxy 负责为 Service 实现了一种 VIP（虚拟 IP）的形式。
从官方文档介绍来看：
从 Kubernetes v1.0 开始，您已经可以使用 userspace 代理模式。 Kubernetes v1.1 添加了 iptables 模式代理，在 Kubernetes v1.2 中，kube-proxy 的 iptables 模式成为默认设置。 Kubernetes v1.8 添加了 ipvs 代理模式。
现在我们看的源码是基于1.19，所以现在默认是ipvs代理模式。
LVS是国内章文嵩博士开发并贡献给社区的，主要由ipvs和ipvsadm组成。
ipvs是工作在内核态的4层负载均衡，基于内核底层netfilter实现，netfilter主要通过各个链的钩子实现包处理和转发。ipvs由ipvsadm提供简单的CLI接口进行ipvs配置。由于ipvs工作在内核态，只处理四层协议，因此只能基于路由或者NAT进行数据转发，可以把ipvs当作一个特殊的路由器网关，这个网关可以根据一定的算法自动选择下一跳。
IPVS vs IPTABLES
- iptables 使用链表，ipvs 使用哈希表；
- iptables 只支持随机、轮询两种负载均衡算法而 ipvs 支持的多达 8 种；
- ipvs 还支持 realserver 运行状况检查、连接重试、端口映射、会话保持等功能。
IPVS用法
IPVS可以通过ipvsadm 命令进行配置，如-L列举，-A添加，-D删除。
如下命令创建一个service实例172.17.0.1:32016，-t指定监听的为TCP端口，-s指定算法为轮询算法rr(Round Robin)，ipvs支持简单轮询(rr)、加权轮询(wrr)、最少连接(lc)、源地址或者目标地址散列(sh、dh)等10种调度算法。
ipvsadm -A -t 172.17.0.1:32016 -s rr
在添加调度算法的时候还需要用-r指定server地址，-w指定权值，-m指定转发模式，-m设置masquerading表示NAT模式（-g为gatewaying，即直连路由模式），如下所示：
ipvsadm -a -t 172.17.0.1:32016 -r 10.244.1.2:8080 -m -w 1
ipvsadm -a -t 172.17.0.1:32016 -r 10.244.1.3:8080 -m -w 1
ipvsadm -a -t 172.17.0.1:32016 -r 10.244.3.2:8080 -m -w 1
Service ClusterIP原理
不清楚iptables调用链的同学可以先看看：https://www.zsythink.net/archives/1199了解一下。
我们这里使用上一篇HPA的一个例子：
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
name: hpatest
spec:
replicas: 1
selector:
matchLabels:
app: hpatest
template:
metadata:
labels:
app: hpatest
spec:
containers:
- name: hpatest
image: nginx
imagePullPolicy: IfNotPresent
command: ["/bin/sh"]
args: ["-c","/usr/sbin/nginx; while true;do echo `hostname -I` > /usr/share/nginx/html/index.html; sleep 120;done"]
ports:
- containerPort: 80
resources:
requests:
cpu: 1m
memory: 100Mi
limits:
cpu: 3m
memory: 400Mi
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
name: hpatest-svc
spec:
selector:
app: hpatest
ports:
- port: 80
targetPort: 80
protocol: TCP
创建好之后，看看svc：
# kubectl get svc
NAME TYPE CLUSTER-IP EXTERNAL-IP PORT(S) AGE
hpatest-svc ClusterIP 10.68.196.212 <none> 80/TCP 2m44s
然后我们查看ipvs配置情况：
# ipvsadm -S -n | grep 10.68.196.212
-A -t 10.68.196.212:80 -s rr
-a -t 10.68.196.212:80 -r 172.20.0.251:80 -m -w 1
-S表示输出所保存的规则，-n表示以数字的形式输出ip和端口。可以看到ipvs的LB IP为ClusterIP，算法为rr，RS为Pod的IP。使用的模式为NAT模式。
当我们创建Service之后，kube-proxy 首先会在宿主机上创建一个虚拟网卡（叫作：kube-ipvs0），并为它分配 Service VIP 作为 IP 地址，如下所示：
# ip addr show kube-ipvs0
7: kube-ipvs0: <BROADCAST,NOARP> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default
link/ether 12:bb:85:91:96:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
...
inet 10.68.196.212/32 brd 10.68.196.212 scope global kube-ipvs0
valid_lft forever preferred_lft forever
下面看看ClusterIP如何传递的。使用命令：iptables -t nat -nvL可以看到由很多Chain，ClusterIP访问方式为：
PREROUTING --> KUBE-SERVICES --> KUBE-CLUSTER-IP --> INPUT --> KUBE-FIREWALL --> POSTROUTING
当使用命令链接服务时：
curl 10.68.196.212:80
由于10.96.54.11就在本地，所以会以这个IP作为出口地址，即源IP和目标IP都是10.96.54.11，此时相当于：
10.68.196.212:xxxx -> 10.68.196.212:80
然后经过ipvs，ipvs会从RS ip列中选择其中一个Pod ip作为目标IP:
10.68.196.212:xxxx -> 10.68.196.212:80
|
| IPVS
v
172.20.0.251:xxxx -> 172.20.0.251:80
查看OUTPUT规则：
# iptables-save
-A OUTPUT -m comment --comment "kubernetes service portals" -j KUBE-SERVICES
-A KUBE-SERVICES ! -s 172.20.0.0/16 -m comment --comment "Kubernetes service cluster ip + port for masquerade purpose" -m set --match-set KUBE-CLUSTER-IP dst,dst -j KUBE-MARK-MASQ
-A KUBE-MARK-MASQ -j MARK --set-xmark 0x4000/0x4000
如上规则的意思就是除了Pod以外访问ClusterIP的包都打上0x4000/0x4000。
到了POSTROUTING链:
-A POSTROUTING -m comment --comment "kubernetes postrouting rules" -j KUBE-POSTROUTING
-A KUBE-POSTROUTING -m comment --comment "kubernetes service traffic requiring SNAT" -m mark --mark 0x4000/0x4000 -j MASQUERADE
如上规则的意思就是只要匹配mark0x4000/0x4000的包都做SNAT，由于172.20.0.251是从flannel.1出去的，因此源ip会改成flannel.1的ip 172.20.0.0：
10.68.196.212:xxxx -> 10.68.196.212:80
|
| IPVS
v
10.68.196.212:xxxx -> 172.20.0.251:80
|
| MASQUERADE
v
172.20.0.0:xxxx -> 172.20.0.251:80
最后通过VXLAN隧道发到Pod的Node上，转发给Pod的veth，回包通过路由到达源Node节点，源Node节点通过之前的MASQUERADE再把目标IP还原为172.20.0.251。
kube-proxy ipvs 源码分析
初始化ipvs
文件位置：cmd/kube-proxy/app/server_others.go
kube-proxy启动的时候会调用NewProxyServer初始化ipvs 代理：
func newProxyServer(
config *proxyconfigapi.KubeProxyConfiguration,
cleanupAndExit bool,
master string) (*ProxyServer, error) {
...
//获取代理模式userspace iptables ipvs
proxyMode := getProxyMode(string(config.Mode), canUseIPVS, iptables.LinuxKernelCompatTester{})
...
//代理模式是iptables
if proxyMode == proxyModeIPTables {
...
// 代理模式是ipvs
} else if proxyMode == proxyModeIPVS {
klog.V(0).Info("Using ipvs Proxier.")
//判断是够启用了 ipv6 双栈
if utilfeature.DefaultFeatureGate.Enabled(features.IPv6DualStack) {
...
} else {
...
//初始化 ipvs 模式的 proxier
proxier, err = ipvs.NewProxier(
...
)
}
...
} else {
...
}
return &ProxyServer{
...
}, nil
}
NewProxyServer方法会根据proxyMode来选择是IPVS还是IPTables，ipvs会调用ipvs.NewProxier方法来初始化一个proxier。
NewProxier
func NewProxier(... ) (*Proxier, error) {
...
//对于 SNAT iptables 规则生成 masquerade 标记
masqueradeValue := 1 << uint(masqueradeBit)
...
//设置默认调度算法 rr
if len(scheduler) == 0 {
klog.Warningf("IPVS scheduler not specified, use %s by default", DefaultScheduler)
scheduler = DefaultScheduler
}
// healthcheck服务器对象创建
serviceHealthServer := healthcheck.NewServiceHealthServer(hostname, recorder)
...
//初始化 proxier
proxier := &Proxier{
...
}
//初始化 ipset 规则
proxier.ipsetList = make(map[string]*IPSet)
for _, is := range ipsetInfo {
proxier.ipsetList[is.name] = NewIPSet(ipset, is.name, is.setType, isIPv6, is.comment)
}
burstSyncs := 2
klog.V(2).Infof("ipvs(%s) sync params: minSyncPeriod=%v, syncPeriod=%v, burstSyncs=%d",
ipt.Protocol(), minSyncPeriod, syncPeriod, burstSyncs)
//初始化 syncRunner
proxier.syncRunner = async.NewBoundedFrequencyRunner("sync-runner", proxier.syncProxyRules, minSyncPeriod, syncPeriod, burstSyncs)
//启动 gracefuldeleteManager
proxier.gracefuldeleteManager.Run()
return proxier, nil
}
这个方法主要做了如下几件事：
- 对于 SNAT iptables 规则生成 masquerade 标记；
- 设置默认调度算法 rr；
- healthcheck服务器对象创建；
- 初始化 proxier；
- 初始化 ipset 规则；
- 初始化 syncRunner；
- 启动 gracefuldeleteManager；
这个方法在初始化syncRunner的时候设置了proxier.syncProxyRules方法作为一个参数构建了同步运行器syncRunner。
调用同步运行器
文件位置：cmd/kube-proxy/app/server.go
func (s *ProxyServer) Run() error {
...
//调用ipvs的SyncLoop方法
go s.Proxier.SyncLoop()
return <-errCh
}
kube-proxy在启动的时候会初始化完ProxyServer 对象后，会调用runLoop方法，然后调用到ProxyServer的Run方法中，最后调用ipvs的SyncLoop方法。
func (proxier *Proxier) SyncLoop() {
...
proxier.syncRunner.Loop(wait.NeverStop) //执行NewBoundedFrequencyRunner对象Loop
}
func (bfr *BoundedFrequencyRunner) Loop(stop <-chan struct{}) {
bfr.timer.Reset(bfr.maxInterval)
for {
select {
case <-stop:
bfr.stop()
return
case <-bfr.timer.C(): //定时器方式执行
bfr.tryRun()
case <-bfr.run: //按需方式执行（发送运行指令信号）
bfr.tryRun()
}
}
}
func (bfr *BoundedFrequencyRunner) tryRun() {
bfr.mu.Lock()
defer bfr.mu.Unlock()
//限制条件允许运行func
if bfr.limiter.TryAccept() {
bfr.fn() // 重点执行部分，调用func，上下文来看此处就是
// 对syncProxyRules()的调用
bfr.lastRun = bfr.timer.Now() // 记录运行时间
bfr.timer.Stop()
bfr.timer.Reset(bfr.maxInterval) // 重设下次运行时间
klog.V(3).Infof("%s: ran, next possible in %v, periodic in %v", bfr.name, bfr.minInterval, bfr.maxInterval)
return
}
//限制条件不允许运行，计算下次运行时间
elapsed := bfr.timer.Since(bfr.lastRun) // elapsed:上次运行时间到现在已过多久
nextPossible := bfr.minInterval - elapsed // nextPossible:下次运行至少差多久（最小周期）
nextScheduled := bfr.maxInterval - elapsed // nextScheduled:下次运行最迟差多久(最大周期)
klog.V(4).Infof("%s: %v since last run, possible in %v, scheduled in %v", bfr.name, elapsed, nextPossible, nextScheduled)
if nextPossible < nextScheduled {
bfr.timer.Stop()
bfr.timer.Reset(nextPossible)
klog.V(3).Infof("%s: throttled, scheduling run in %v", bfr.name, nextPossible)
}
}
SyncLoop方法会调用到proxier的syncRunner实例设置的syncProxyRules方法。
同步运行器
syncProxyRules方法比较长，所以这里就分开来一步步的讲，跟好代码节奏来就好了。
代码位置：pkg/proxy/ipvs/proxier.go
//更新 service 与 endpoint变化信息
serviceUpdateResult := proxy.UpdateServiceMap(proxier.serviceMap, proxier.serviceChanges)
endpointUpdateResult := proxier.endpointsMap.Update(proxier.endpointsChanges)
staleServices := serviceUpdateResult.UDPStaleClusterIP
// 合并 service 列表
for _, svcPortName := range endpointUpdateResult.StaleServiceNames {
if svcInfo, ok := proxier.serviceMap[svcPortName]; ok && svcInfo != nil && conntrack.IsClearConntrackNeeded(svcInfo.Protocol()) {
klog.V(2).Infof("Stale %s service %v -> %s", strings.ToLower(string(svcInfo.Protocol())), svcPortName, svcInfo.ClusterIP().String())
staleServices.Insert(svcInfo.ClusterIP().String())
for _, extIP := range svcInfo.ExternalIPStrings() {
staleServices.Insert(extIP)
}
}
}
这里是同步与新更service和endpoints，然后 合并 service 列表。
//nat链
proxier.natChains.Reset()
//nat规则
proxier.natRules.Reset()
//filter链
proxier.filterChains.Reset()
//filter规则
proxier.filterRules.Reset()
// Write table headers.
writeLine(proxier.filterChains, "*filter")
writeLine(proxier.natChains, "*nat")
//创建kubernetes的表连接链数据
proxier.createAndLinkeKubeChain()
这里会重置链表规则，然后调用createAndLinkeKubeChain方法创建kubernetes的表连接链数据，下面我们看看createAndLinkeKubeChain方法：
func (proxier *Proxier) createAndLinkeKubeChain() {
//通过iptables-save获取现有的filter和NAT表存在的链数据
existingFilterChains := proxier.getExistingChains(proxier.filterChainsData, utiliptables.TableFilter)
existingNATChains := proxier.getExistingChains(proxier.iptablesData, utiliptables.TableNAT)
// Make sure we keep stats for the top-level chains
//里面保存了NAT表链和Filter表链
// NAT表链： KUBE-SERVICES / KUBE-POSTROUTING / KUBE-FIREWALL
// KUBE-NODE-PORT / KUBE-LOAD-BALANCER / KUBE-MARK-MASQ
// Filter表链： KUBE-FORWARD
for _, ch := range iptablesChains {
//不存在则创建链，创建顶层链
if _, err := proxier.iptables.EnsureChain(ch.table, ch.chain); err != nil {
klog.Errorf("Failed to ensure that %s chain %s exists: %v", ch.table, ch.chain, err)
return
}
//nat表写链
if ch.table == utiliptables.TableNAT {
if chain, ok := existingNATChains[ch.chain]; ok {
writeBytesLine(proxier.natChains, chain)
} else {
writeLine(proxier.natChains, utiliptables.MakeChainLine(kubePostroutingChain))
}
// filter表写链
} else {
if chain, ok := existingFilterChains[KubeForwardChain]; ok {
writeBytesLine(proxier.filterChains, chain)
} else {
writeLine(proxier.filterChains, utiliptables.MakeChainLine(KubeForwardChain))
}
}
}
// 默认链下创建kubernete服务专用跳转规则
// iptables -I OUTPUT -t nat --comment "kubernetes service portals" -j KUBE-SERVICES
// iptables -I PREROUTING -t nat --comment "kubernetes service portals" -j KUBE-SERVICES
// iptables -I POSTROUTING -t nat --comment "kubernetes postrouting rules" -j KUBE-POSTROUTING
// iptables -I FORWARD -t filter --comment "kubernetes forwarding rules" -j KUBE-FORWARD
for _, jc := range iptablesJumpChain {
args := []string{"-m", "comment", "--comment", jc.comment, "-j", string(jc.to)}
if _, err := proxier.iptables.EnsureRule(utiliptables.Prepend, jc.table, jc.from, args...); err != nil {
klog.Errorf("Failed to ensure that %s chain %s jumps to %s: %v", jc.table, jc.from, jc.to, err)
}
}
}
createAndLinkeKubeChain方法首先会获取现存的filter和NAT表，然后再遍历iptablesChains。
iptablesChains里面保存了NAT表链和Filter表链：NAT表链 KUBE-SERVICES / KUBE-POSTROUTING / KUBE-FIREWALL KUBE-NODE-PORT / KUBE-LOAD-BALANCER / KUBE-MARK-MASQ；Filter表链 KUBE-FORWARD；
然后再根据iptablesJumpChain创建跳转规则。
下面回到syncProxyRules往下走。
// 创建 dummy interface kube-ipvs0
_, err = proxier.netlinkHandle.EnsureDummyDevice(DefaultDummyDevice)
if err != nil {
klog.Errorf("Failed to create dummy interface: %s, error: %v", DefaultDummyDevice, err)
return
}
// 创建默认的 ipset 规则，http://ipset.netfilter.org/
for _, set := range proxier.ipsetList {
if err := ensureIPSet(set); err != nil {
return
}
set.resetEntries()
}
设置默认Dummy接口，并确定ipsets规则已存在的集合，ipset相关可以看：http://ipset.netfilter.org/。
下面会遍历proxier.serviceMap，对每一个服务创建 ipvs 规则，比较长，也分开说。
for svcName, svc := range proxier.serviceMap {
...
//基于此服务的有效endpoint列表，更新KUBE-LOOP-BACK的ipset集，以备后面生成相应iptables规则(SNAT伪装地址)
for _, e := range proxier.endpointsMap[svcName] {
ep, ok := e.(*proxy.BaseEndpointInfo)
if !ok {
klog.Errorf("Failed to cast BaseEndpointInfo %q", e.String())
continue
}
if !ep.IsLocal {
continue
}
epIP := ep.IP()
epPort, err := ep.Port()
// Error parsing this endpoint has been logged. Skip to next endpoint.
if epIP == "" || err != nil {
continue
}
entry := &utilipset.Entry{
IP: epIP,
Port: epPort,
Protocol: protocol,
IP2: epIP,
SetType: utilipset.HashIPPortIP,
}
// 校验KUBE-LOOP-BACK集合entry记录项
if valid := proxier.ipsetList[kubeLoopBackIPSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeLoopBackIPSet].Name))
continue
}
// 插入此entry记录至active记录队列
proxier.ipsetList[kubeLoopBackIPSet].activeEntries.Insert(entry.String())
}
...
}
这一段是根据有效endpoint列表，更新KUBE-LOOP-BACK的ipset集，以备后面生成相应iptables规则(SNAT伪装地址)；
for svcName, svc := range proxier.serviceMap {
...
//构建ipset entry
entry := &utilipset.Entry{
IP: svcInfo.ClusterIP().String(),
Port: svcInfo.Port(),
Protocol: protocol,
SetType: utilipset.HashIPPort,
}
// add service Cluster IP:Port to kubeServiceAccess ip set for the purpose of solving hairpin.
// proxier.kubeServiceAccessSet.activeEntries.Insert(entry.String())
// 类型校验ipset entry
if valid := proxier.ipsetList[kubeClusterIPSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeClusterIPSet].Name))
continue
}
// 名为KUBE-CLUSTER-IP的ipset集插入entry,以备后面统一生成IPtables规则
proxier.ipsetList[kubeClusterIPSet].activeEntries.Insert(entry.String())
// ipvs call
// 构建ipvs虚拟服务器VS服务对象
serv := &utilipvs.VirtualServer{
Address: svcInfo.ClusterIP(),
Port: uint16(svcInfo.Port()),
Protocol: string(svcInfo.Protocol()),
Scheduler: proxier.ipvsScheduler,
}
// Set session affinity flag and timeout for IPVS service
// 设置IPVS服务的会话保持标志和超时时间
if svcInfo.SessionAffinityType() == v1.ServiceAffinityClientIP {
serv.Flags |= utilipvs.FlagPersistent
serv.Timeout = uint32(svcInfo.StickyMaxAgeSeconds())
}
// We need to bind ClusterIP to dummy interface, so set `bindAddr` parameter to `true` in syncService()
// 将clusterIP绑定至dummy虚拟接口上，syncService()处理中需置bindAddr地址为True
if err := proxier.syncService(svcNameString, serv, true, bindedAddresses); err == nil {
activeIPVSServices[serv.String()] = true
activeBindAddrs[serv.Address.String()] = true
// ExternalTrafficPolicy only works for NodePort and external LB traffic, does not affect ClusterIP
// So we still need clusterIP rules in onlyNodeLocalEndpoints mode.
//同步endpoints信息，IPVS为VS更新realServer
if err := proxier.syncEndpoint(svcName, false, serv); err != nil {
klog.Errorf("Failed to sync endpoint for service: %v, err: %v", serv, err)
}
} else {
klog.Errorf("Failed to sync service: %v, err: %v", serv, err)
}
...
}
ipset集KUBE-CLUSTER-IP更新,以备后面生成相应iptables规则。
for svcName, svc := range proxier.serviceMap {
...
//为 load-balancer类型创建 ipvs 规则
for _, ingress := range svcInfo.LoadBalancerIPStrings() {
if ingress != "" {
// 构建ipset entry
entry = &utilipset.Entry{
IP: ingress,
Port: svcInfo.Port(),
Protocol: protocol,
SetType: utilipset.HashIPPort,
}
if valid := proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSet].Name))
continue
}
//KUBE-LOAD-BALANCER ipset集更新
proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSet].activeEntries.Insert(entry.String())
//服务指定externalTrafficPolicy=local时,KUBE-LOAD-BALANCER-LOCAL ipset集更新
if svcInfo.OnlyNodeLocalEndpoints() {
if valid := proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerLocalSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerLocalSet].Name))
continue
}
proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerLocalSet].activeEntries.Insert(entry.String())
}
// 服务的LoadBalancerSourceRanges被指定时，基于源IP保护的防火墙策略开启，KUBE-LOAD-BALANCER-FW ipset集更新
if len(svcInfo.LoadBalancerSourceRanges()) != 0 {
if valid := proxier.ipsetList[kubeLoadbalancerFWSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeLoadbalancerFWSet].Name))
continue
}
proxier.ipsetList[kubeLoadbalancerFWSet].activeEntries.Insert(entry.String())
allowFromNode := false
for _, src := range svcInfo.LoadBalancerSourceRanges() {
// ipset call
entry = &utilipset.Entry{
IP: ingress,
Port: svcInfo.Port(),
Protocol: protocol,
Net: src,
SetType: utilipset.HashIPPortNet,
}
// 枚举所有源CIDR白名单列表，KUBE-LOAD-BALANCER-SOURCE-CIDR ipset集更新
//cidr：https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to/flexible-pod-cidr
if valid := proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSourceCIDRSet].validateEntry(entry); !valid {
klog.Errorf("%s", fmt.Sprintf(EntryInvalidErr, entry, proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSourceCIDRSet].Name))
continue
}
proxier.ipsetList[kubeLoadBalancerSourceCIDRSet].activeEntries.Insert(entry.String())
// ignore error because it has been validated
_, cidr, _ := net.ParseCIDR(src)
if cidr.Contains(proxier.nodeIP) {
allowFromNode = true
}
}
...
}
// ipvs call
// 构建ipvs 虚拟主机对象
serv := &utilipvs.VirtualServer{
Address: net.ParseIP(ingress),
Port: uint16(svcInfo.Port()),
Protocol: string(svcInfo.Protocol()),
Scheduler: proxier.ipvsScheduler,
}
...
}
}
...
}
这里为 load-balancer类型创建 ipvs 规则，LoadBalancerSourceRanges和externalTrafficPolicy=local被指定时将对KUBE-LOAD-BALANCER-LOCAL、KUBE-LOAD-BALANCER-FW、KUBE-LOAD-BALANCER-SOURCE-CIDR、KUBE-LOAD-BALANCER-SOURCE-IP ipset集更新,以备后面生成相应iptables规则。
...
//同步 ipset 记录，清理 conntrack
for _, set := range proxier.ipsetList {
set.syncIPSetEntries()
}
//创建 iptables 规则数据
proxier.writeIptablesRules()
// 合并iptables规则
proxier.iptablesData.Reset()
proxier.iptablesData.Write(proxier.natChains.Bytes())
proxier.iptablesData.Write(proxier.natRules.Bytes())
proxier.iptablesData.Write(proxier.filterChains.Bytes())
proxier.iptablesData.Write(proxier.filterRules.Bytes())
klog.V(5).Infof("Restoring iptables rules: %s", proxier.iptablesData.Bytes())
//基于iptables格式化规则数据，使用iptables-restore刷新iptables规则
err = proxier.iptables.RestoreAll(proxier.iptablesData.Bytes(), utiliptables.NoFlushTables, utiliptables.RestoreCounters)
...
最后这里会刷新iptables 规则，然后创建 iptables 规则数据，将合并iptables规则，iptables-restore刷新iptables规则。
总结
这一篇没有怎么讲service是怎么运行的，怎么使用的，而是选择讲了kube-proxy的ipvs代理是怎么做的，以及在开头讲了ipvs与iptables区别与关系，看不懂的同学需要自己去补充一下iptables相关的知识，文中的 ipvs 的知识我也是现学的，如果有讲解不好的地方欢迎指出。
Reference
https://kubernetes.io/docs/tasks/administer-cluster/dns-debugging-resolution/
https://kubernetes.io/docs/tasks/debug-application-cluster/debug-service/
https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/service/
https://cloud.google.com/kubernetes-engine/docs/how-to/flexible-pod-cidr
https://github.com/kubernetes/kubernetes/tree/master/pkg/proxy/ipvs
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/网络地址转换
https://segmentfault.com/a/1190000009043962
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