K8S服务的请求访问转发原理

开启 K8s 服务异常排障过程前，须对 K8s 服务的访问路径有一个全面的了解，下面我们先介绍目前常用的 K8s 服务访问方式（不同云原生平台实现方式可能基于部署方案、性能优化等情况会存在一些差异，但是如要运维 K8s 服务，则需要在一开始就对访问方式有一个了解）。

方式一：集群内客户端通过 ClusterIP 访问集群内服务

集群内客户端通过 ClusterIP 访问集群内服务

从访问逻辑拓扑来分析，集群内客户端 POD 访问的是集群内服务的 svc_name，然后在 svc 层进行 DNAT，将请求转发到对应的后端 POD。这个过程对应的访问实现拓扑则要复杂不少：

• step 1: client_pod 根据 DNS 配置，请求 DNS 服务器解析 svc_name，DNS 服务器会返回 svc_name 对应的 ClusterIP
• step 2: client_pod 请求 ClusterIP，Node 根据 kube-proxy 配置的 IPVS/IPTABLES 完成 DNAT
• step 3: 根据 DNAT 的结果，Node 将请求转发给对应的 server_pod，server_pod 可能与 client_pod 在同一个 Node，也可能在不同 Node，此差异主要体现在网络转发层面

方式二：集群外客户端通过 NodePort 访问集群内服务

集群外客户端通过 NodePort 访问集群内服务

相比方式一，访问逻辑拓扑上 client 访问的区别是从 svc_name 替换为 nodeip:port。访问实现拓扑主要过程如下：

• step 1: client 直接请求 svc 对外暴露的 nodeip:port，如果是 LoadBalance 类型的服务，在此之前还会访问 LB（因为并不是 K8s 服务的中的特别能力，所以此处并无特别说明），请求转发到对应的 Node 上，Node 也会根据kube-proxy 配置的 IPVS/IPTABLES 完成 DNAT
• step 2: 与方式一的 step 3 一致

方式三：集群外客户端通过 Ingress 访问集群内服务

集群外客户端通过 Ingress 访问集群内服务

方式三相比前两种方式，引入了 Ingress 的概念，因此复杂度增加了非常多。访问逻辑拓扑中外部 client 可以直接请求 url 而不是 ip 了，请求 url 会先到达 Ingress，由 Ingress 完成反向代理，转发给后端的 svc，svc 再完成 DNAT 转发给后端 POD。访问实现拓扑会根据 ingress-controller 部署形式不同而有差异，ingress-controller 非 hostnetwork 部署下文简称部署模式一，ingress-controller hostnetwork 部署下文简称部署模式二

• step 1：外部 client 请求 DNS 服务器解析 url 的域名，DNS 服务会返回 ingress-controller 服务所在的 IP (如果前面有挂 LB，则访问的是 LB 的 IP，否则返回的是 ingress-controller 服务的 nodeip:port)
• step 2：此时部署模式一，则需要按方式二访问 ingress-controller（为避免画图过于复杂，未画出 ingress_controller_pod 分布在不同 Node 场景）；部署模式二，请求到达 Node 后，则直接转给 ingress_controller_pod
• step 3：此为部署模式一特有的步骤，参考方式二
• step 4/5/6：请求经过 ingress_controller_pod 后，已经确定需要转发的后端 svc，则按方式一进行转发即可（为避免画图过于复杂，未画出 server_pod 分布在同 Node 场景）