資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：模式選擇模式選擇模式選擇是中的關鍵組件其主要功能是在和其后端之間進行負載均衡。模式下，使用負載均衡代替了。
kube-proxy是kubernetes中的關鍵組件,其主要功能是在Service和其后端Pod之間（Endpoint）進行負載均衡。kube-proxy 有三種運行模式，每種都有不同的實現技術：userspace、iptables或者IPVS。
userspace模式由于性能問題已經不推薦使用。這里主要介紹iptables和IPVS兩種模式的比較及選擇。
如何選擇對于集群規(guī)模較大，特別是Service數量可能超過1000的，推薦選擇IPVS。（詳見后續(xù)測試數據）
對于集群規(guī)模中等，Service數量不多的，推薦選擇iptables。
如果客戶端會出現大量并發(fā)短鏈接，目前建議選擇iptables，原因見下方備注。
備注：在使用IPVS模式的kubernetes集群中進行滾動更新，期間如果有一個客戶端在短時間內（兩分鐘）內發(fā)送大量短鏈接，客戶端端口會被復用，導致node收到的來自于該客戶端的請求報文網絡五元組相同，觸發(fā)IPVS復用Connection，有可能導致報文被轉發(fā)到了一個已經銷毀的Pod上，導致業(yè)務異常。
官方issue：https://github.com/kubernetes/kubernetes/issues/81775
如何切換iptables模式iptables是一個Linux內核功能，是一個高效的防火墻，并提供了數據包處理和過濾方面的能力。它可以在核心數據包處理管線上用Hook掛接一系列的規(guī)則。iptables模式中kube-proxy在NAT pre-routing Hook中實現它的NAT和負載均衡功能。這種方法簡單有效，依賴于成熟的內核功能，并且能夠和其它跟 iptables 協(xié)作的應用融洽相處。
IPVS模式IPVS是一個用于負載均衡的Linux內核功能。IPVS模式下，kube-proxy使用IPVS負載均衡代替了iptables。IPVS的設計思路就是用來為大量服務進行負載均衡的，它有一套優(yōu)化過的API，使用優(yōu)化的查找算法，而不是從列表中查找規(guī)則，在大規(guī)模場景下相對IPVS性能更好。
模式對比無論是iptables模式還是IPVS模式，轉發(fā)性能都與Service及對應的Endpoint數量有關，原因是Node上iptables或IPVS轉發(fā)規(guī)則的數量與svc和ep的數目成正比。
IPVS和iptables轉發(fā)性能主要差異體現在TCP三次握手連接建立的過程，因此在大量短連接請求的場景下，兩種模式的性能差異尤為突出。
在Service和Endpoint的數量較少的情況下(Service數十到數百，Endpoint數百到數千)，iptables模式轉發(fā)性能要略優(yōu)于IPVS。
隨著Service和Endpoint的數量逐漸提升，iptables模式轉發(fā)性能明顯下降，IPVS模式轉發(fā)性能則相對穩(wěn)定。
Service數量1000左右，Endpoint數量到20000左右時，iptables模式轉發(fā)性能開始低于IPVS，隨著Service和Endpoint的數量繼續(xù)增大（Service數千，Endpoint數萬），IPVS模式性能略微下降，iptables模式性能則大幅下降。
測試用例我們使用了2臺Node作為測試節(jié)點，一臺節(jié)點KubeProxy使用iptables模式，記為N1；另一臺KubeProxy使用IPVS模式，記為N2。
在N1和N2上準備好壓測客戶端ab，并發(fā)連接數1000，一共需要完成10000次短連接請求。
在N1和N2上分別但不同時執(zhí)行測試命令，觀察ab返回的結果：
Connection Times (ms)
min mean[+/-sd] median max
Connect: 1 38 8.4 38 59
Processing: 10 41 9.7 40 67
Waiting: 1 28 9.0 28 56
Total: 51 79 7.5 78 101不斷變化Service數量,100，500，1000，2000，3000，4000，觀察結果采集數據。
以下為UK8S團隊針對IPVS和iptables進行的性能測試數據。
可以看出，在Service數量為100和500時，iptables轉發(fā)性能要優(yōu)于IPVS；Service數量達到1000時，兩者大體持平；Service數量繼續(xù)增大，IPVS的性能優(yōu)勢則越發(fā)明顯。
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