1.?ipvsadm?是什么？

ipvsadm（IP Virtual Server Administration）是 Linux 內核中?IPVS（IP Virtual Server）?模塊的管理工具，用于配置和監控內核級的負載均衡規則。它是 Kubernetes 中?kube-proxy?在?IPVS 模式?下的底層實現工具。

主要功能

• 管理 IPVS 的虛擬服務（Virtual Service）和真實服務器（Real Server，即后端 Pod）。

• 支持多種負載均衡算法（如輪詢?rr、加權輪詢?wrr、最少連接?lc?等）。

• 查看當前負載均衡規則和連接狀態。

常用命令

ipvsadm -Ln            # 列出所有 IPVS 規則（數字格式顯示）
ipvsadm -Ln --stats    # 顯示統計信息（如連接數、流量）
ipvsadm -Ln --rate     # 顯示速率（如每秒請求數）
ipvsadm -E -t <VIP:PORT> -s <ALGORITHM>  # 修改調度算法

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2. IPVS 模式詳解

IPVS（IP Virtual Server）是 Linux 內核內置的?四層（L4）負載均衡器，工作在傳輸層（TCP/UDP），性能遠高于傳統的?iptables?模式。

為什么 Kubernetes 使用 IPVS 模式？

• 高性能：基于哈希表存儲規則，查詢效率為 O(1)，適用于大規模集群。

• 支持多種調度算法：如輪詢（rr）、加權輪詢（wrr）、最少連接（lc）等。

• 更好的可擴展性：在 Service 數量超過 10,000 時，性能仍穩定。

IPVS 模式的核心組件

組件	說明
Virtual Service	虛擬服務（VIP），對應 Kubernetes Service 的?ClusterIP:Port。
Real Server	真實后端（Pod），對應 Endpoints 中的?PodIP:Port。
調度算法	決定流量如何分發給后端 Pod（如?rr、wrr、lc）。

IPVS 與 iptables 模式對比

特性	IPVS 模式	iptables 模式
負載均衡算法	支持多種（rr/wrr/lc 等）	僅支持隨機均衡
規則存儲結構	哈希表（O(1) 復雜度）	線性鏈表（O(n) 復雜度）
大規模集群性能	更優（適合 10k+ Service）	性能下降明顯
依賴內核模塊	ip_vs、ip_vs_rr?等	iptables、nf_conntrack

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3. Kubernetes 中 IPVS 的工作流程

1. Service 創建

   • 當創建?ClusterIP?類型的 Service 時，kube-proxy?會：

     • 在?kube-ipvs0?虛擬接口上綁定 Service 的 ClusterIP。

     • 通過?ipvsadm?添加 IPVS 規則，將 VIP（Service IP）映射到后端 Pod IP。

2. 流量轉發

   • 當訪問?ClusterIP:Port?時：

     • 內核根據 IPVS 規則匹配到目標 Service。

     • IPVS 按調度算法選擇一個后端 Pod，轉發流量。

3. 示例規則
   執行?ipvsadm -Ln?可能看到如下輸出：

   TCP  10.233.25.255:80 rr-> 10.233.1.2:80            Masq    1      0          0-> 10.233.1.3:80            Masq    1      0          0

   • rr：輪詢算法。

   • Masq：使用 SNAT（源地址轉換）。

   • 后端是兩個 Pod（10.233.1.2:80?和?10.233.1.3:80）。

   • 檢查 Service 和 Endpoints

     kubectl get svc -A | grep 10.233.25.255  # 找到關聯的 Service
     kubectl describe endpoints <service-name> # 檢查是否有健康的 Pod

   • 查看 IPVS 規則

     ipvsadm -Ln | grep 10.233.25.255

     • 如果輸出中無目標 Pod（->?開頭的行），則說明 Endpoints 缺失。

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4. 常見問題

Q1: 為什么?kube-ipvs0?顯示?state DOWN？

• 這是正常的，因為?kube-ipvs0?是虛擬接口，僅用于綁定 IP，不參與實際網絡通信。IPVS 規則由內核直接處理。

Q2: 如何檢查 IPVS 是否正常工作？

# 查看規則
ipvsadm -Ln
# 檢查是否有流量轉發
ipvsadm -Ln --stats

Q3: 如何切換 kube-proxy 到 IPVS 模式？

在 kube-proxy 啟動參數中添加：

--proxy-mode=ipvs
--ipvs-scheduler=rr         # 指定調度算法

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總結

• ipvsadm?是管理 IPVS 負載均衡規則的工具，Kubernetes 通過它實現高性能 Service 轉發。

• IPVS 模式?適用于大規模集群，支持多種調度算法，性能優于 iptables。

• 遇到?no destination available?時，優先檢查 Endpoints 和 Pod 狀態。