K8s中iptables的工作流程与作用解析

"这篇文档详细探讨了 Kubernetes (k8s) 中如何利用iptables进行网络流量管理，特别是对外部访问k8s服务时iptables所扮演的角色。文档深入剖析了iptables的5个链（PREROUTING, INPUT, FORWARD, OUTPUT, POSTROUTING）以及4个表（filter, nat, mangle, raw）的功能和执行顺序，帮助读者理解数据包在k8s集群中的流动路径。" 在Kubernetes中，iptables作为CNI插件的一种，负责维护和管理集群的网络策略，确保服务间的通信安全和有效。iptables提供了四个主要的表，用于处理不同阶段的数据包： 1. **filter表**：这是最常见的表，主要用于包过滤，根据预定义的规则允许或拒绝数据包。在k8s中，这个表常用于实现Pod的网络隔离和访问控制。 2. **nat表**：主要用于网络地址转换（NAT），如端口映射（DNAT）和源地址转换（SNAT）。在k8s中，nat表常用于Service的负载均衡和暴露服务到集群外部。 3. **mangle表**：允许对数据包进行特殊标记或修改，如改变TOS（Type of Service）字段。在k8s中，mangle表可能用在需要特殊处理的场景，如QoS（服务质量）设置。 4. **raw表**：原始数据包处理，通常用于避免conntrack（连接跟踪）的创建，这可以提高性能，但可能会导致某些安全特性失效。 iptables的五个链则定义了数据包在通过网络栈时的处理流程： 1. **PREROUTING链**：数据包进入系统后，首先在PREROUTING链上进行处理，此时可以进行DNAT等操作。 2. **INPUT链**：针对发往本地主机的数据包，它们会先经过mangle表的INPUT链，然后是filter表的INPUT链，用于过滤入站流量。 3. **FORWARD链**：处理需要转发给其他主机的数据包。在这个链上，数据包会依次经过mangle和filter表，进行转发前的修改和过滤。 4. **OUTPUT链**：本地主机产生的数据包在发送前会经过raw表的OUTPUT链，conntrack处理，然后再次经过mangle和filter表，以应用出站策略。 5. **POSTROUTING链**：数据包离开本地主机前，会在POSTROUTING链上进行SNAT等操作。 在k8s环境中，iptables与kube-proxy紧密协作，实现了服务发现和服务间的网络通信。kube-proxy会动态地创建和更新iptables规则，以确保Pod间的通信和服务的可达性。例如，当创建一个ClusterIP类型的Service时，kube-proxy会在nat表中添加DNAT规则，将目标地址指向Service对应的端口，而实际流量会被转发到对应的Pod。对于NodePort或LoadBalancer类型的Service，kube-proxy还会在PREROUTING和POSTROUTING链上设置规则，使得外部流量能够访问到Service。 理解iptables的工作原理对于优化k8s集群的网络性能、提升安全性以及解决网络问题至关重要。通过熟练掌握iptables的使用，可以更好地设计和调试k8s的网络策略，确保服务的稳定运行。