探访客户端外部请求如何进入k8s内部容器

k8s网络访问原理

假设有一个Kubernetes集群，其中包含三个节点，每个节点的宿主机IP分别是192.168.1.10、192.168.1.11和192.168.1.12。在集群中创建了一个NodePort类型的Service（名为my-service），Kubernetes为其分配了一个ClusterIP，比如10.96.0.1，该Service将端口30008暴露给外部。并且假设my-service后端有两个Pod，它们的Pod IP分别是10.244.0.10和10.244.0.11。这两个Pod运行着相同的应用实例，并且通过Pod IP在集群内部进行通信。

1. 外部请求到达宿主机

• 用户或客户端通过其网络设备（如浏览器或API客户端）发起对192.168.1.10:30008的访问请求。
• 这个请求首先到达Kubernetes集群中的第一个节点（IP为192.168.1.10）的物理网络接口。

2. NodePort转发

• 在节点上，由于端口30008被配置为NodePort，Kubernetes通过iptables或类似的机制将到达该端口的流量转发到Kubernetes Service的内部机制。
• 实际上，这个NodePort会映射到Service的一个特定的端口上，这个端口是Service在集群内部通信时使用的。

3. kube-proxy处理

• kube-proxy在Kubernetes的每个节点上运行，负责实现Service的抽象。
• 当NodePort收到请求时，kube-proxy会根据Service的配置将请求转发到后端Pod。
• 在这个例子中，my-service有两个后端Pod（IP分别为10.244.0.10和10.244.0.11）。

4. 负载均衡（如果配置）

• 如果Service配置了负载均衡（例如，使用IPVS或Round Robin模式），kube-proxy会根据配置的负载均衡策略选择一个后端Pod来处理请求。
• 如果没有明确配置负载均衡策略，可能会使用默认的轮询（Round Robin）或其他默认策略。

5. 请求到达Pod

• 假设根据负载均衡策略，请求被转发到了IP为10.244.0.10的Pod。
• Pod中的应用实例接收并处理这个请求。

6. Pod响应

• Pod处理完请求后，将响应发送回kube-proxy。

7. 响应返回给客户端

• kube-proxy将响应从Pod转发回最初接收请求的节点（192.168.1.10）。
• 节点通过其网络接口将响应发送回客户端。

需要注意的是，这个过程中没有直接涉及到ClusterIP（10.96.0.1）的通信，因为ClusterIP主要用于集群内部Pod之间的通信，而NodePort则用于将Service暴露给集群外部。另外，如果集群配置了Ingress资源，则可能还会涉及到Ingress Controller和可能的负载均衡器（如Nginx或HAProxy），但这不在当前问题的直接范围内。

F5 VIP（Virtual IP，虚拟IP）

**F5 VIP（Virtual IP，虚拟IP）**在Kubernetes集群中确实可能会影响上述的访问过程，尤其是当F5负载均衡器被用作集群的外部负载均衡解决方案时。以下是F5 VIP可能如何影响访问过程的详细解释：

1. 外部请求到达F5负载均衡器

如果Kubernetes集群配置了F5负载均衡器，并且my-service被配置为通过F5对外提供服务（例如，通过将Service类型设置为LoadBalancer，并指定F5 VIP作为外部IP），那么外部请求首先会到达F5负载均衡器的VIP地址，而不是直接到达Kubernetes节点的NodePort。

2. F5负载均衡器处理请求

F5负载均衡器会接收到达VIP的外部请求，并根据配置的负载均衡策略（如轮询、最少连接数等）选择一个Kubernetes节点作为目标。然后，F5会将请求转发到该节点的NodePort（或直接转发到Pod，如果配置了更复杂的路由规则）。

3. 请求到达Kubernetes节点

一旦请求到达Kubernetes节点，接下来的转发过程与上述的NodePort转发过程类似。但是，由于请求首先经过了F5负载均衡器，因此Kubernetes节点上的iptables规则可能会略有不同，以适应F5负载均衡器的流量转发方式。

4. kube-proxy和Pod处理请求

在Kubernetes节点上，kube-proxy会根据Service的配置将请求转发到后端Pod。Pod接收并处理请求后，将响应发送回kube-proxy，然后kube-proxy将响应转发回F5负载均衡器。

5. 响应返回给客户端

F5负载均衡器将来自Pod的响应转发回原始请求的客户端。由于请求首先通过F5进入集群，因此响应也会通过F5返回给客户端。

6. F5 VIP的优势

使用F5 VIP作为Kubernetes集群的外部访问点可以提供以下优势：

• 高可用性：F5负载均衡器可以确保在单个Kubernetes节点故障时，请求仍然可以被转发到其他健康的节点上。
• 负载均衡：F5提供了多种灵活的负载均衡算法，可以根据需要优化流量的分发。
• 安全性：F5还可以提供额外的安全功能，如SSL/TLS卸载、DDoS防护等。

因此，如果Kubernetes集群配置了F5 VIP作为外部访问点，那么F5 VIP会直接影响上述的访问过程。它会在请求进入Kubernetes集群之前进行预处理和负载均衡，然后将请求转发到集群内部的适当位置。这种配置可以提高集群的可用性、负载均衡能力和安全性。