首发于：ciii's blog
概述
K8S官方文档集群网络描述了实现K8S网络的四个要点：
- 高度耦合的容器间通信
- Pod间通信
- Pod到Service的通信
- 外部到Service的通信
- Highly-coupled container-to-container communications
- Pod-to-Pod communications
- Pod-to-Service communications
- External-to-Service communications
解析
容器间通信
在这种情况下，一个Pod下的两个容器是共享存储、网络的，所以只需要通过localhost来进行互相访问。
Pod间通信
Pod间通信的基础是：
- 集群内的每一个Pod都拥有一个独立的IP
- 任意Pod可以通过IP互连
K8S是通过CNI(Container Network Interface)插件来实现这一扁平化的网络模型的，主要有以下几种：
- Flannel
- Calico
- Weave Net
具体的原理和实现暂时略过，后续会在CNI专题中详细展开。
Pod到Service的通信
访问方式：
- 集群内容器通过 <service>.<namspace>:<port> 访问跨namespace的service
- 集群内容器通过 <service>:<port> 访问同namespace的service
主要过程：
DNS解析：
在容器中，根据 /etc/resolve.conf 中的配置进行解析，nameserver为集群DNS服务的ClusterIP，search域则是域名匹配的顺序。
nameserver 10.254.25.10
search default.svc.cluster.local svc.cluster.local cluster.local
根据该search域，匹配步骤如下(target为访问域名)：
- target.default.svc.cluster.local
- target.svc.cluster.local
- target.cluster.local
每一步拼接得到的域名，都会查询集群DNS服务，若记录存在，则直接返回对应Service的ClusterIP。
Service负载均衡(非Headless Service)：
上一步DNS解析中得到了Service的ClusterIP，映射到每一个Pod的PodIP的工作则是由kube-proxy负责的。
集群中的每个Node都运行了kube-proxy服务，它订阅了API server中的Service和Endpoint对象，一旦发生变化，就会修改本机的iptables规则。
当容器内访问Service的ClusterIP时，会被宿主机的iptables修改为对应Pods中任一Pod的IP，从而实现Pod到Service的通信。
外部到Service的通信
NodePort:
通过监听每个Node上的固定端口来暴露Service
当有NodePort类型的Service被创建时，kube-proxy就会创建对应的iptables规则，使访问<NodeIP>:<NodePort>的流量转发到对应的<PodIP>:<ContainerPort>上。
这种方式一般需要结合外部的LB来使用。
LoadBalancer:
通过Cloud Provider创建外部LB来暴露Service
LoadBalancer类型的Service绑定的外部LB把流量转发到<NodeIP>:<NodePort>上，本质上与NodePort类型的Service没有区别，只是自动创建并配置了外部LB。
Ingress:
通过Ingress Controller来路由暴露Service
上述两种暴露方式都只能暴露单一Service，如果一个集群中有若干Service需要对外暴露，Ingress的暴露方式会更合适。
不同于上述两种方式，只需要指定Service的类型，这里引入了Ingress资源：
- 同时集群内还部署了一个Ingress Controller服务，并订阅了API server中的Ingress和Endpoint对象；
- 当一个Ingress创建时，Ingress Controller会根据Ingress配置添加路由规则；
- Ingress这种模式通过配置不同的路由把集群内多个Service通过一个Service来暴露出去。
总结
网络是K8S的核心，里面的每个部分都值得深入剖析，本文仅仅概述了其中个关键点，今后还会对CNI、kube-proxy、CoreDNS等组件详细分析。
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