分析用户请求K8S里ingress-nginx提供的ingress流量路径

server/2025/2/6 9:56:30/

前言

本文是个人的小小见解，欢迎大佬指出我文章的问题，一起讨论进步~

我个人的疑问点

  1. 进入的流量是如何自动判断进入iptables的四表？
  2. k8s nodeport模式的原理？

一 本机环境介绍

节点名节点IPK8S版本CNI插件
Master192.168.44.1411.29.2calico(IPIP模式)
k8s-slave192.168.44.1421.29.2calico(IPIP模式)

二 容器介绍

ingress-nginx与 jupyter分别在2台服务器上

节点名节点IP容器名容器IPsvc地址
master192.168.44.141ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq172.16.219.89NodePort 10.100.104.51 80:80/TCP,443:443/TCP
k8s-slave192.168.44.142jupyter-deployment-57454c6795-xpgfk172.16.64.206ClusterIP 10.97.82.53 8888/TCP

三 请求方介绍

本地IP地址 10.250.0.34，通过添加/etc/hosts解析域名。因为ingress-nginx的SVC是Nodeport使用的是本机 80与443端口，所以访问 192.168.44.141 的80 443端口即可访问域名

192.168.44.141 						nginx.jcrose.com

四 请求链路分析

开始分析iptables iptables -nL -t nat

iptables是按照规则从上至下逐条匹配，开始分析Prerouting

流入的报文在路由决策

raw.PREROUTING -> mangle.PREROUTING -> nat.PREROUTING -> mangle.FORWARD -> filter.FORWARD -> mangle.POSTROUTING -> nat.POSTROUTING
  • raw.PREROUTING：设置流量标记，跳过连接跟踪（可选）。
  • mangle.PREROUTING：修改流量属性或标记流量（如 QoS 或 TTL）。
  • nat.PREROUTING：目标地址转换（DNAT），将流量重定向到正确的后端服务。
  • mangle.FORWARD：在转发流量时修改流量属性（如标记），用于流量控制。
  • filter.FORWARD：过滤流量，决定是否允许流量继续转发（基于安全策略）。
  • mangle.POSTROUTING：在出站流量时修改流量属性（如标记、TTL）。
  • nat.POSTROUTING：源地址转换（SNAT），确保流量从正确的 IP 地址发送出去。

最重要的2个部分 nat.PREROUTING 目标地址转换（DNAT），nat.POSTROUTING源地址转换（SNAT）。

4.1 Nat.PREROUTING链

IP: 192.168.44.141:80

host: jupyter.jcrose.com

Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination         
cali-PREROUTING  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* cali:6gwbT8clXdHdC1b1 */
KUBE-SERVICES  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* kubernetes service portals */
CNI-HOSTPORT-DNAT  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ADDRTYPE match dst-type LOCAL

4.1.1 cali-PREROUTING规则

这里使用了 cali-fip-dnat（Calico 使用 IP-in-IP 或 VXLAN 隧道模式则不会使用该链）

Chain cali-PREROUTING (1 references)
target     prot opt source               destination         
cali-fip-dnat  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* cali:r6XmIziWUJsdOK6Z */

4.1.2 KUBE-SERVICES规则

规则如下

Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination
.............................         
KUBE-SERVICES  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* kubernetes service portals */
.............................

分析下面Chain KUBE-SERVICES的4条规则

Chain KUBE-SERVICES (2 references)
target     prot opt source               destination         
RETURN     all  --  127.0.0.0/8          0.0.0.0/0           
KUBE-MARK-MASQ  all  -- !172.16.0.0/12        0.0.0.0/0            /* Kubernetes service cluster ip + port for masquerade purpose */ match-set KUBE-CLUSTER-IP dst,dst
KUBE-NODE-PORT  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ADDRTYPE match dst-type LOCAL	# 这里只有当请求的node IP是本机才会查询
ACCEPT     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            match-set KUBE-CLUSTER-IP dst,dst
① RETURN规则

返回一切来自于 127.0.0.0本地请求

② KUBE-MARK-MASQ规则

match-set KUBE-CLUSTER-IP dst,dst 需要匹配ipset里面的地址是否存在。

因为 KUBE-CLUSTER-IP 是用于访问集群内部的IP而不是nodeport，因此此条规则也没有，跳过

Name: KUBE-CLUSTER-IP
Type: hash:ip,port
Revision: 6
Header: family inet hashsize 1024 maxelem 65536 bucketsize 12 initval 0xd824d3cd
Size in memory: 536
References: 3
Number of entries: 7
Members:
10.97.82.53,tcp:8888
10.96.0.2,udp:53
10.96.0.2,tcp:53
10.100.104.51,tcp:80
10.100.104.51,tcp:443
10.108.32.102,tcp:443
10.96.0.1,tcp:443Chain KUBE-MARK-MASQ (3 references)
target     prot opt source               destination         
MARK       all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            MARK or 0x4000
③ KUBE-NODE-PORT规则

规则如下

Chain KUBE-SERVICES (2 references)
............
KUBE-NODE-PORT  all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            ADDRTYPE match dst-type LOCAL	# 这里只有当请求的node IP是本机才会查询
.................

因为本机IP为 192.168.44.141，请求过来的IP满足，因此进入下一条链 KUBE-NODE-PORT

Chain KUBE-NODE-PORT (1 references)
target     prot opt source               destination         
KUBE-MARK-MASQ  tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* Kubernetes nodeport TCP port for masquerade purpose */ match-set KUBE-NODE-PORT-TCP dst

KUBE-NODE-PORT-TCP 的ipset规则如下

root@master:~# ipset --list KUBE-NODE-PORT-TCP
Name: KUBE-NODE-PORT-TCP
Type: bitmap:port
Revision: 3
Header: range 0-65535
Size in memory: 8264
References: 1
Number of entries: 2
Members:
80
443

match-set KUBE-NODE-PORT-TCP dst 匹配 ipset的 KUBE-NODE-PORT-TCP，如果匹配到了则进入下一步

KUBE-MARK-MASQ

这里对经过的流量打上标签 0x4000 继续在当前链中向下匹配下一个规则

Chain KUBE-MARK-MASQ (3 references)
target     prot opt source               destination         
MARK       all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            MARK or 0x4000
④ ACCEPT规则（在上一步对流量打了标记之后来到这里）
ACCEPT     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            match-set KUBE-CLUSTER-IP dst,dst

KUBE-CLUSTER-IP的ipset规则如下

root@master:~# ipset --list KUBE-CLUSTER-IP
Name: KUBE-CLUSTER-IP
Type: hash:ip,port
Revision: 6
Header: family inet hashsize 1024 maxelem 65536 bucketsize 12 initval 0xd824d3cd
Size in memory: 536
References: 3
Number of entries: 7
Members:
10.97.82.53,tcp:8888
10.96.0.2,udp:53
10.96.0.2,tcp:53
10.100.104.51,tcp:80
10.100.104.51,tcp:443
10.108.32.102,tcp:443
10.96.0.1,tcp:443

没有找到相关目标：192.168.44.141的规则，所以跳过这条规则

4.1.3 CNI-HOSTPORT-DNAT

这里去 CNI-DN-50c24a55650b462c3ecc9 匹配 80与443端口

Chain CNI-HOSTPORT-DNAT (2 references)
target     prot opt source               destination         
CNI-DN-50c24a55650b462c3ecc9  tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            /* dnat name: "k8s-pod-network" id: "f5c87b58cf224ed0b1ce05b973b73ab23ffdd9c5f92904961b08e7b09a8e6373" */ multiport dports 80,443
① CNI-DN-50c24a55650b462c3ecc9规则

这里有4个打标记 0x2000 的规则，这里不一一解释，只分析 2个DNAT的规则

Chain CNI-DN-50c24a55650b462c3ecc9 (1 references)
target     prot opt source               destination         
CNI-HOSTPORT-SETMARK  tcp  --  172.16.219.89        0.0.0.0/0            tcp dpt:80		#MARK  172.16.219.71   MARK or 0x2000
CNI-HOSTPORT-SETMARK  tcp  --  127.0.0.1            0.0.0.0/0            tcp dpt:80		#MARK  172.16.219.71   MARK or 0x2000
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:80 to:172.16.219.89:80
CNI-HOSTPORT-SETMARK  tcp  --  172.16.219.89        0.0.0.0/0            tcp dpt:443	#MARK  172.16.219.71   MARK or 0x2000
CNI-HOSTPORT-SETMARK  tcp  --  127.0.0.1            0.0.0.0/0            tcp dpt:443	#MARK  172.16.219.71   MARK or 0x2000
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:443 to:172.16.219.89:443

这2个DNAT把来源的目标：192.168.44.141:80 (请求头 http://jupyter.jcrose.com) 修改为目标 172.16.219.89:80（ingress-nginx的 pod IP地址）

五 veth设备介绍

  1. Pod 流量的目的地是同一节点上的 Pod。
  2. Pod 流量的目的地是在不同节点上的 Pod。

整个工作流依赖于虚拟接口对和网桥，下面先来了解一下这部分的内容。

为了让一个 Pod 与其他 Pod 通信，它必须先访问节点的根命名空间。

通过虚拟以太网对来实现 Pod 和根命名空间的连接。

这些虚拟接口设备（veth 中的 v）连接并充当两个命名空间之间的隧道。

查看master节点上的网卡情况

ip a3: kube-ipvs0: <BROADCAST,NOARP> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default link/ether d6:37:7a:8c:62:e2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 10.96.0.2/32 scope global kube-ipvs0valid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.97.82.53/32 scope global kube-ipvs0valid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.96.0.1/32 scope global kube-ipvs0valid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.100.104.51/32 scope global kube-ipvs0valid_lft forever preferred_lft foreverinet 10.108.32.102/32 scope global kube-ipvs0valid_lft forever preferred_lft forever

在 Calico 的 IPIP 模式 中，kube-ipvs0、tunl0 和 eth0 网卡分别有不同的角色，它们与集群中的流量转发和路由机制密切相关。下面我会解释它们各自的作用以及它们之间的关系。

5.1 kube-ipvs0 网卡

  • 作用：kube-ipvs0 是在 IPVS 模式 下由 kube-proxy 创建的虚拟网卡。它用于实现 Kubernetes 服务的负载均衡。它会处理从集群外部（或其他 Pod）流向服务虚拟 IP（VIP）的流量，并将这些流量根据负载均衡规则转发到服务的后端 Pod。

  • 工作原理：

    • 在 Kubernetes 中，kube-proxy 使用 IPVS（IP Virtual Server） 来管理负载均衡。kube-ipvs0 是用来承载这些负载均衡规则的网络设备，流量经过 kube-ipvs0 时会被转发到相应的后端 Pod。
    • kube-ipvs0 会将流量从服务的虚拟 IP（VIP）转发到实际的 Pod IP（如 172.16.64.206）。

5.2 tunl0 网卡

  • 作用：tunl0 是 Calico 在启用 IPIP 模式 时创建的虚拟网卡，用于支持 IPIP 隧道。当 Pod 需要通过 IPIP 隧道跨节点通信时，流量会通过 tunl0 网卡进行封装。

  • 工作原理：

    • 在 Calico IPIP 模式下，当流量从一个节点上的 Pod 发往另一个节点上的 Pod 时，流量会通过 tunl0 网卡进行封装。
    • tunl0 网卡会将流量封装为 IPIP 包，将其发送到目标节点的 tunl0 网卡。在目标节点上，calico-node 会解封装这个 IPIP 包，将流量转发到目标 Pod。
    • tunl0 网卡本身并不用于直接接收或发送应用层数据流量，它只是一个传输层的封装/解封装网卡。

5.3 eth0 网卡

  • 作用：eth0 是 Kubernetes 节点上的 物理网卡，用于与集群外部或其他节点进行通信。

  • 工作原理：

    • eth0 是节点与外部网络的主要接口。它用于处理来自外部网络的流量或集群内的普通数据流量。
    • 如果 Pod 在同一节点上，它们的流量通常通过 eth0 进行路由，而不需要经过 IPIP 隧道。
    • eth0 也可能用于与其他节点之间的通信（比如集群外部的访问请求），但是这取决于集群的路由策略和 Calico 配置。

5.4 这三者之间的关系

  1. 服务流量的转发（kube-ipvs0）：

    • 当 Pod 或外部请求访问某个服务的虚拟 IP（例如 10.97.82.53），流量会首先到达节点上的 kube-ipvs0 网卡。
    • kube-ipvs0 根据 IPVS 规则将流量转发到后端 Pod 的真实 IP（如 172.16.64.206）。这个转发过程是在同一节点内进行的，不需要 IPIP 隧道。

  2. 跨节点的 Pod 通信（tunl0）：

    • 如果目标 Pod 位于 不同节点，流量就需要通过 IPIP 隧道 进行跨节点传输。这时，tunl0 网卡会参与流量的封装。
    • 例如，流量从 ingress-nginx-controller Pod 发出，目标 Pod 在其他节点，流量会通过 tunl0 封装为 IPIP 包，通过节点的 eth0 网卡发送到目标节点。在目标节点，tunl0 解封装流量并将其转发给目标 Pod。

  3. 物理节点通信（eth0）：

    • eth0 是用于节点之间的通信（比如节点间的路由和外部通信）。
    • 对于 IPIP 模式下的跨节点流量，eth0 作为物理网络接口用于承载封装的 IPIP 流量，帮助传输流量到目标节点。

5.5 流量路径示例

在 ingress-nginx-controller Pod 中，流量访问服务 10.97.82.53:8888，目标 Pod IP 是 172.16.64.206:8888，并且目标 Pod 位于 不同节点：

  1. 流量经过 kube-ipvs0：

    • 请求首先到达 kube-ipvs0 网卡，kube-proxy 将流量从服务虚拟 IP（10.97.82.53）转发到后端 Pod IP（172.16.64.206）。

  2. 流量需要跨节点传输，进入 tunl0 隧道：

    • 由于目标 Pod 位于另一个节点，calico-node 在源节点通过 tunl0 网卡将流量封装为 IPIP 包。

  3. 流量通过 eth0 传输到目标节点：

    • 封装后的 IPIP 包通过源节点的 eth0 网卡发送到目标节点。

  4. 目标节点通过 tunl0 解封装流量并转发给目标 Pod：

    • 在目标节点，calico-node 通过 tunl0 解封装 IPIP 包，并将流量转发(ARP)目标 Pod 172.16.64.206:8888。

5.6 总结

  • kube-ipvs0：由 kube-proxy 创建，负责处理服务虚拟 IP 的负载均衡，将流量转发到后端 Pod。
  • tunl0：由 Calico 创建，负责在跨节点通信时封装和解封装 IPIP 包，确保流量能够穿越节点之间的隧道。
  • eth0：物理网卡，用于节点间的通信，承载封装后的 IPIP 包并将流量传输到目标节点（ARP）。

它们之间的关系是：kube-ipvs0 负责服务负载均衡，tunl0 负责 IPIP 隧道的封装与解封装，而 eth0 作为物理网卡用于在节点之间传输流量。

需要跨节点的时候，需要进行tunl0进行封包

1.png

nginx_318">六 ingress-nginx容器处理流量

容器 ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq

IP 172.16.219.89收到请求

进入容器 查看 nginx location规则找到 目标域名 jupyter.jcrose.com

kubectl exec -it ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq -n ingress-nginx -- cat /etc/nginx/nginx.conf

server jupyter.jcrose.com 部分指明了 namespace,service_name,service_port

        ## start server jupyter.jcrose.comserver {server_name jupyter.jcrose.com ;listen 80  ;listen [::]:80  ;listen 443  ssl http2 ;listen [::]:443  ssl http2 ;set $proxy_upstream_name "-";ssl_certificate_by_lua_block {certificate.call()}location / {set $namespace      "default";set $ingress_name   "demo-jupyter";set $service_name   "jupyter-service";set $service_port   "8888";set $location_path  "/";set $global_rate_limit_exceeding n;rewrite_by_lua_block {lua_ingress.rewrite({force_ssl_redirect = false,ssl_redirect = true,force_no_ssl_redirect = false,preserve_trailing_slash = false,use_port_in_redirects = false,global_throttle = { namespace = "", limit = 0, window_size = 0, key = { }, ignored_cidrs = { } },})balancer.rewrite()plugins.run()}# be careful with `access_by_lua_block` and `satisfy any` directives as satisfy any# will always succeed when there's `access_by_lua_block` that does not have any lua code doing `ngx.exit(ngx.DECLINED)`# other authentication method such as basic auth or external auth useless - all requests will be allowed.#access_by_lua_block {#}header_filter_by_lua_block {lua_ingress.header()plugins.run()}body_filter_by_lua_block {plugins.run()}log_by_lua_block {balancer.log()monitor.call()plugins.run()}port_in_redirect off;set $balancer_ewma_score -1;set $proxy_upstream_name "default-jupyter-service-8888";set $proxy_host          $proxy_upstream_name;set $pass_access_scheme  $scheme;set $pass_server_port    $server_port;set $best_http_host      $http_host;set $pass_port           $pass_server_port;set $proxy_alternative_upstream_name "";client_max_body_size                    1m;proxy_set_header Host                   $best_http_host;# Pass the extracted client certificate to the backend# Allow websocket connectionsproxy_set_header                        Upgrade           $http_upgrade;proxy_set_header                        Connection        $connection_upgrade;proxy_set_header X-Request-ID           $req_id;proxy_set_header X-Real-IP              $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-For        $remote_addr;proxy_set_header X-Forwarded-Host       $best_http_host;proxy_set_header X-Forwarded-Port       $pass_port;proxy_set_header X-Forwarded-Proto      $pass_access_scheme;proxy_set_header X-Forwarded-Scheme     $pass_access_scheme;proxy_set_header X-Scheme               $pass_access_scheme;# Pass the original X-Forwarded-Forproxy_set_header X-Original-Forwarded-For $http_x_forwarded_for;# mitigate HTTPoxy Vulnerability# https://www.nginx.com/blog/mitigating-the-httpoxy-vulnerability-with-nginx/proxy_set_header Proxy                  "";# Custom headers to proxied serverproxy_connect_timeout                   5s;proxy_send_timeout                      60s;proxy_read_timeout                      60s;proxy_buffering                         off;proxy_buffer_size                       4k;proxy_buffers                           4 4k;proxy_max_temp_file_size                1024m;proxy_request_buffering                 on;proxy_http_version                      1.1;proxy_cookie_domain                     off;proxy_cookie_path                       off;# In case of errors try the next upstream server before returning an errorproxy_next_upstream                     error timeout;proxy_next_upstream_timeout             0;proxy_next_upstream_tries               3;proxy_pass http://upstream_balancer;proxy_redirect                          off;}}## end server jupyter.jcrose.com

nginx_466">七 ingress-nginx容器请求流量

在nginx location获取到的数据如下

       set $namespace      "default";set $ingress_name   "demo-jupyter";set $service_name   "jupyter-service";set $service_port   "8888";

发送的请求

jupyter-service.default.svc.cluster.local:8888

7.1 由coredns获取到 ip地址

服务名方向节点IPSVC地址端口容器IP
ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq源地址192.168.44.14110.100.104.5180（本次使用的）172.16.219.89（本次使用的）
jupyter-deployment-57454c6795-xpgfk目标地址192.168.44.14210.97.82.53（本次使用的）8888172.16.64.206

来源： 172.16.219.89:80(ingress-nginx的 pod ip以及端口)

请求的地址 10.97.82.53:8888（jupyter的svc地址）

7.2 查看该容器的路由表

ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq:/etc/nginx$ route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         169.254.1.1     0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
169.254.1.1     0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 eth0

可以看到 0.0.0.0 指向了 169.254.1.1（eth0），查看容器ip地址

ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq:/etc/nginx$ ip addr 
4: eth0@if9: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1480 qdisc noqueue state UP link/ether 3a:0d:53:fb:ec:92 brd ff:ff:ff:ff:ff:ffinet 172.16.219.83/32 scope global eth0valid_lft forever preferred_lft foreverinet6 fe80::380d:53ff:fefb:ec92/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever

这里容器获取的是 /32 位主机地址，表示将容器 A 作为一个单点的局域网。

eth0@if9为在宿主机上创建的虚拟网桥的一端，另一端为 calibfbdf93cf51。

而calibfbdf93cf51又开启了proxy arp，所以流量就从pod内部到达了master 节点

解释：

当一个数据包的目的地址不是本机时，就会查询路由表，从路由表中查到网关后，它首先会通过 ARP获得网关的 MAC 地址，然后在发出的网络数据包中将目标 MAC 改为网关的 MAC，而网关的 IP 地址不会出现在任何网络包头中。也就是说，没有人在乎这个 IP 地址究竟是什么，只要能找到对应的 MAC 地址，能响应 ARP 就行了。

Calico 利用了网卡的代理 ARP 功能。代理 ARP 是 ARP 协议的一个变种，当 ARP 请求目标跨网段时，网关设备收到此 ARP 请求，会用自己的 MAC 地址返回给请求者，这便是代理 ARP（Proxy ARP）。

图片

八 从Master节点流出的流量分析

服务名方向节点IPIP地址端口
ingress-nginx-controller-556d4fff79-9jdmq源地址192.168.44.141172.16.219.89（使用）80
jupyter-deployment-57454c6795-xpgfk目标地址192.168.44.14210.97.82.53（使用）8888

容器eth0 => calico虚拟网卡 => ipvs网卡 => 需要跨节点则 tunl网卡，封装ip(可选，不一定会用它) => 宿主机 eth0

  • 查看svc网段是否通过tunl0网卡的网段？ 查看本机的 ip a的ipvs网卡，存在这个IP 10.97.82.53

8.1 查看ipvsadm的负载均衡

root@master:~# ipvsadm --list
IP Virtual Server version 1.2.1 (size=4096)
Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags-> RemoteAddress:Port           Forward Weight ActiveConn InActConn
.............
TCP  10.97.82.53:8888 rr-> 172.16.64.206:8888           Masq    1      0          0    
.....................

得到目标的pod地址，172.16.64.206

8.2 master节点的路由表

Master节点的路由表，可以看到有一条规则是 

Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
172.16.64.192   192.168.44.142  255.255.255.192 UG    0      0        0 tunl0

给定的网络信息是：

  • 网络地址：172.16.64.192
  • 子网掩码：255.255.255.192

首先，可以将子网掩码转换为网络范围。255.255.255.192（即 /26）表示每个子网有64个地址（2^6）。因此，这个网段的范围是：

  • 网络地址：172.16.64.192
  • 广播地址：172.16.64.255
  • 可用的IP范围：172.16.64.193 到 172.16.64.254

因此，该网段的IP范围是 172.16.64.193 到 172.16.64.254。

目标 172.16.64.206 IP存在 于这个IP范围，因此主机的下一跳地址为：192.168.44.142主机的 Tunl0网卡。

root@master:~# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.44.2    0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
172.16.64.192   192.168.44.142  255.255.255.192 UG    0      0        0 tunl0
172.16.219.64   0.0.0.0         255.255.255.192 U     0      0        0 *
172.16.219.87   0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 cali141c3047c6b
172.16.219.88   0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 cali780b4ee0aa6
172.16.219.89   0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 calibfbdf93cf51
172.16.219.90   0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 calie7fabde01ba
192.168.44.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
192.168.44.2    0.0.0.0         255.255.255.255 UH    100    0        0 ens33

跨节点

  • IPIP模式下，node间的Pod访问会使用IPIP技术对出node的ip报进行隧道封装
  • Pod的ip都是由calico-node设置的IP地址池进行分配的，Calico会为每一个node分配一小段网络。

8.3 对tunl0网卡进行分析

  1. IPIP封装：

    • 由于172.16.64.206位于另一个节点，Calico会使用IPIP隧道将流量封装。
    • 原始IP包（源IP为172.16.219.89，目标IP为172.16.64.206）会被封装在一个新的IP包中。
    • 新的IP包的源IP是192.168.44.141（master节点的IP），目标IP是192.168.44.142（slave节点的IP）。
    • 这个新的IP包会通过tunl0网卡发送出去。

封装后的IP包结构

  • 外层IP头：

    • 源IP：192.168.44.141（master节点的IP）
    • 目标IP：192.168.44.142（slave节点的IP）
    • 协议类型：IPIP（协议号4）

  • 内层IP头：

    • 源IP：172.16.219.89（原始Pod的IP）
    • 目标IP：172.16.64.206（目标Pod的IP）
    • 协议类型：TCP/UDP等（取决于原始流量）

九 k8s-slave节点分析

  • 流量到达slave节点：

    • slave节点192.168.44.142接收到这个IPIP封装的包。
    • tunl0网卡会解封装这个包，提取出原始的IP包（源IP为172.16.219.89，目标IP为172.16.64.206）。
    • 然后，slave节点会根据本地的路由表将流量转发到目标Pod 172.16.64.206。

2.png
3.png

省流版总结

源主机源端口目标地址目标端口注释
发起者10.250.0.32随机端口jupyter.jcrose.com80
Windows /etc/host解析域名10.250.0.32随机端口192.168.44.14180
Iptables规则解析Nodeport192.168.44.141随机端口172.16.219.8980通过nodeport的相关iptables获取到 ingress-nginx的pod IP
ingress-nginx发起请求172.16.219.898010.97.82.538888通过 nginx.conf获取 jupyter.jcrose.com的信息，通过coredns获取到 SVC地址。
ingress-nginx发起请求192.168.44.141随机端口192.168.44.1428888这里流量经过了tunl0网卡把封包，把源地址和目标地址都修改为了目标主机
jupyter容器处理流量172.16.219.89随机端口172.16.64.2068888经过slave tunl0网卡的流量自动解包 获取到真实的源地址和目标地址（ingress-nginx的配置可以修改显示源地址或者容器地址）

查看 ingress-nginx-controller的日志证实确实如下

192.168.44.141 - - [24/Jan/2025:09:23:17 +0000] "GET / HTTP/1.1" 302 0 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/131.0.0.0 Safari/537.36" 459 0.005 [default-jupyter-service-8888] [] 172.16.64.206:8888 0 0.004 302 5a0bfabc5d693d4a7cae94921207f78c
192.168.44.141 - - [24/Jan/2025:09:23:17 +0000] "GET /lab? HTTP/1.1" 302 0 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/131.0.0.0 Safari/537.36" 463 0.002 [default-jupyter-service-8888] [] 172.16.64.206:8888 0 0.001 302 b4218276d6b133d8c68c237ea856fe79
192.168.44.141 - - [24/Jan/2025:09:23:17 +0000] "GET /login?next=%2Flab%3F HTTP/1.1" 200 6251 "-" "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/131.0.0.0 Safari/537.36" 479 0.022 [default-jupyter-service-8888] [] 172.16.64.206:8888 6251 0.022 200 24d3466f6b14ca223118edb7b58fd367

源地址： 192.168.44.141(端口这里看不到）

目标地址： 172.16.64.206:8888


http://www.ppmy.cn/server/165378.html

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