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当外部请求通过 Nginx 转发到 Kubernetes 集群中的某个 Node(例如 172.16.9.65)上的 NodePort(例如 32001)时,请求将会经历以下流程:
外部请求到达节点:
- 外部客户端发起请求到
172.16.9.65:32001
。
- 请求到达具有该 IP 地址的节点的网络接口。
节点上的网络处理:
- 节点上的网络栈接收到请求,并根据 NodePort(32001)将请求路由到对应的服务。
- 在 Kubernetes 中,NodePort 服务会在所有节点上打开相同的端口,并将请求路由到相应的服务。
Kube-proxy 处理:
- Kube-proxy 是运行在每个节点上的组件,负责实现服务发现和负载均衡。
- Kube-proxy 监听 API server 中的服务和端点的变化,并维护一组规则,这些规则用于将到达 NodePort 的流量重定向到正确的 Pod。
- 在使用 flannel 作为网络插件的情况下,kube-proxy 通常以 iptables 模式运行,它会在 iptables 中设置规则来处理 NodePort 的流量。
Iptables 规则和服务端点选择:
- 当请求到达 NodePort 时,iptables 规则将请求重定向到服务的端点之一,即 Pod 的 IP 地址和端口。
- 如果有多个 Pod 副本,kube-proxy 会根据配置的服务负载均衡策略(如轮询)来选择一个 Pod。
流量通过 Pod 网络:
- 一旦选择了目标 Pod,流量会通过 flannel 网络被路由到对应的 Pod。
- Flannel 为每个 Pod 提供一个覆盖网络,使得 Pod 能够在集群内部使用私有 IP 地址进行通信。
- 如果目标 Pod 位于同一节点,流量会直接在本地路由到 Pod。
- 如果目标 Pod 位于不同节点,flannel 会封装原始网络包并通过底层主机网络将其发送到目标节点,然后解封装并路由到目标 Pod。
Pod 接收请求:
- 目标 Pod 的网络栈接收到流量,并由容器内部的应用程序进行处理。
响应返回:
- 应用程序处理请求并产生响应。
- 响应通过 Pod 的网络栈、flannel 网络、节点的网络栈、iptables 规则(如果需要)返回给外部客户端。
这个过程确保了即使外部请求只指定了一个节点的 IP 和 NodePort,Kubernetes 也能够将请求透明地路由到正确的 Pod。这个过程隐藏了 Pod 的实际位置,为客户端提供了一个稳定的接入点。
如果目标 Pod 位于节点 172.16.9.79
上,而请求是发送到节点 172.16.9.65
上的 NodePort 32001
,则网络流量将按照以下步骤进行路由:
外部请求到达节点 172.16.9.65
:
- 客户端发送请求到
172.16.9.65:32001
。
- 请求到达节点
172.16.9.65
的网络接口。
Kube-proxy 和 iptables 处理:
- 在节点
172.16.9.65
上,kube-proxy 通过 iptables 规则将流量重定向到服务的端点之一。
- 如果服务后端 Pod 位于不同节点(在这个例子中是
172.16.9.79
),kube-proxy 会使用 iptables 规则将流量重定向到该 Pod 的 IP 地址。
流量通过 flannel 网络到达目标节点:
- 由于目标 Pod 位于不同的节点(
172.16.9.79
),flannel 网络插件会介入。
- Flannel 在节点间创建了一个覆盖网络,它会将原始网络包封装在 UDP 或其他协议的封包中,并通过底层主机网络将其发送到目标节点
172.16.9.79
。
- 到达目标节点后,flannel 会解封装收到的封包,恢复成原始的网络包。
目标节点接收流量:
- 在节点
172.16.9.79
上,flannel 接收到封装的流量后解封装,并将原始网络包传递给节点的网络栈。
- 网络栈根据包中的目标 IP 地址(Pod 的 IP)将流量路由到正确的 Pod。
Pod 接收请求:
- 目标 Pod 的网络栈接收到流量,并由容器内部的应用程序进行处理。
响应返回:
- 应用程序处理完请求并生成响应。
- 响应通过 Pod 的网络栈、flannel 网络、节点
172.16.9.79
的网络栈返回到节点 172.16.9.65
。
- 从节点
172.16.9.65
,响应通过相同的 NodePort 32001
返回给外部客户端。
这个过程确保了即使请求到达了集群中的一个节点,它也能被透明地转发到运行在另一个节点上的目标 Pod,并且客户端能够从同一个 NodePort 接收到响应。