在K8S中，kube-proxy 三种工作模式和原理是什么？

在Kubernetes（K8s）中，kube-proxy是负责实现Service的网络代理和负载均衡功能的组件。它支持三种不同的工作模式，每种模式的工作原理和特点各不相同。以下是kube-proxy的三种工作模式和原理的详细解释：

1. Userspace模式

1. 工作原理：
   • kube-proxy监听Kubernetes API服务器中Service和Endpoint的变化。
   • 当有新的Service创建时，kube-proxy会在节点上打开一个端口，并将这个端口映射到Service对应的后端Pod。
   • 任何对这个端口的访问请求，都会被kube-proxy捕捉，并转发到后端的Pod。转发操作是通过用户空间程序进行的。
2. 特点：
   • 实现简单，但性能较低。
   • 每个数据包都需要经过用户空间的处理，增加了额外的开销和延迟。
   • 在早期的Kubernetes版本中（1.2之前），Userspace模式是默认模式。

2. iptables模式

1. 工作原理：
   • kube-proxy同样监听Kubernetes API服务器中Service和Endpoint的变化。
   • kube-proxy使用iptables来设置网络规则，这些规则直接在内核空间进行处理，而不是通过用户空间。
   • 当有新的Service创建时，kube-proxy会生成相应的iptables规则，定义从Service IP和端口到后端Pod的NAT转发规则。
   • 数据包在内核空间直接被转发到相应的后端Pod，减少了上下文切换，提高了转发性能。
2. 特点：
   • 性能比Userspace模式更好，适合大多数生产环境。
   • 在Kubernetes 1.2版本起，iptables模式成为默认模式。
   • 在处理大量规则时，规则管理和可能会更新变得复杂。
   • 如果选中的第一个Pod不能响应，请求就会失败，不能像Userspace模式那样请求失败后对其他Endpoint进行重试。

3. IPVS模式

1. 工作原理：
   • kube-proxy监听Kubernetes API服务器中Service和Endpoint的变化。
   • kube-proxy使用Linux内核中的IP Virtual Server（IPVS）技术来创建和维护负载均衡规则。
   • 当有新的Service创建时，kube-proxy会使用IPVS创建相应的负载均衡规则，定义从Service IP和端口到后端Pod的转发规则。
   • 数据包在内核空间通过IPVS直接转发，性能更高，同时支持更多的负载均衡算法（如轮询、最小连接数、最短延迟等）。
2. 特点：
   • 性能最佳，支持更多的负载均衡算法和更复杂的网络规则。
   • 需要内核支持IPVS模块。
   • 从Kubernetes 1.8版本开始支持试验性IPVS模式，并在1.11版本中作为正式功能推出。
   • 提供了更好的可扩展性和更高效的连接跟踪及会话保持能力，适合更高负载和更多并发连接的场景。

综上所述，kube-proxy的三种工作模式各有优缺点，管理员可以根据集群的实际情况和需求选择合适的工作模式。在现代Kubernetes集群中，通常推荐使用IPVS模式，因为它能够提供更高的性能和更精细的负载均衡控制。