RyuSA Serviceをたずねて3000⾏ - Kubernetesコードリーディングの旅 -

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AGENDA • Serviceリソースがネットワークに反映されるまで • EndpointSlice Controller / kube-proxy • (下記⾚枠部分) 出典 : https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/overview/components/

なぜService︖😕

なぜServiceを読もうとしたのか

Curl to Service curl 10.100.233.191 (=svc) Reply from 10.1.0.100 (=pod) Abracadabra……

Curl to Service curl 10.100.233.191 (=svc) Reply from 10.1.0.100 (=pod) Abracadabra……

NOTATION • 環境 • Kubernetes v1.20をベースに動作確認、コードリーディングをしています • IPv6を利⽤したデュアルスタック環境については触れません • つまりデフォルト • kube-proxyのproxy-modeはiptablesです • つまりデフォ(ry • featureGateのEndpointSliceとEndpointSliceProxyingは有効です • つまりデ(ry • 話さない内容 • LoadBalancer TypeのServiceについて • Golangガチ初⼼者が読んでます • 読み間違い、勘違い等あるかもしれません……

Serviceの反映にはControllerが関わってます • KubernetesにおけるControllerとは • Controllerは1種類以上のKubernetesリソースを監視し、特定のミッションを達成するためのコンポーネント • 監視しているリソースのspecに合わせて「現在の状態」を「⽬的の状態」に変更・制御していくことが⼀般的なコント ローラのミッションです • その多くはapiserverへフィードバック/副作⽤を送ります • Serviceリソースのルーティングに関連するController • EndpointSlice Controller • EndpointSliceリソースを監視しているControllerです • kube-proxyが監視しているEndpointSliceリソースに対し副作⽤を及ぼします • kube-proxy • Serviceリソースを監視しているコンポーネント(兼Controller)です

EndpointSlice Controller の話

PodとServiceを紐つけておく • EndpointSlice とは • ServiceリソースのセレクタとPodへの紐付けを管理するリソースです • ⼀緒にPodのTopology(=“kubernetes.io/hostname” など)も保存されてます • kube-proxyに監視されてます • EndpointSlice Controllerの役割 • 主にPodをServiceを監視し、EndpointSliceを常に最新の状態に変更します • EndpointSlice⾃体も監視しています

EndpointSlice Controller 全体像 EPSlice informer Main loop Queue Cache; selector and Service Sync Service with svc name And update the cache Svc Pod API Resources

EndpointSlice Controller メインループ Heap Queue Selector Cache Wait 1 sec… pop the data Nothing… Creating EndpointSlice… Find pods by selector Svc informer Find svc by svc name EP Slice API Resources Update EndpointSlice Loop

Kube-proxyの話(ほんぺ)

kube-proxyは利⽤者の夢を叶えてくれます • kube-proxy とは • Kubernetesの基本コンポーネントの1つです • EKSではDaemonSetでデプロイされたりしています • ノードのネットワークプロキシに対して変更を加えることでServiceリソースの実現を⾏なっています • kube-proxyの役割 • ServiceとEndpointSliceを監視し、ノードのネットワーク設定を最新にします • kube-proxyの管理するネットワークはkube-proxyを起動する時にproxy-modeで設定できます • Kubernetes v1.20現在では iptables / ipvs / userspace のいずれか

Kube-proxyの登場⼈物紹介 • ProxyServer • kube-proxyの本体で、このインスタンスのRun関数が叩かれることでkube-proxyが起動します • 起動時に設定に則って⽣成されたproxy.Providorのインタフェースを叩く • メインループ(or goroutine)としてSyncLoop関数を起動して定期的に同期処理をする • proxy.Providor • ネットワーク設定の変更処理をコールするためのインタフェース • Sync関数とSyncLoop関数を提供している • Sync関数は同期的にネットワーク設定を最新に変更します • SyncLoop関数はgoroutineを起動し定期的にネットワーク設定を最新にします • xxx.Proxier • proxy.Providorを実装したオブジェクト • iptables / ipvs / userspace のそれぞれの実装が存在している • つまりこれを独⾃実装してビルドすれば、あなただけのkube-proxyを実装できます

kube-proxy初期化 ProxyServer proxy.Provider SyncLoop iptables.Proxier Injected on boot Sync ipvs.Proxier userspace.Proxier

Service/EndpointSlice 追加時の挙動 EPSlice Svc informer ProxyServer iptables.Proxier onXXXAdded SyncLoop syncProxyRules Sync up iptables at least once in 1h serviceMap endpointsMap Sync iptables on the node API Resources

iptablesに反映されるルール例

kube-proxyはどうやら3つのルールを作成するらしい • KUBE-SERVICES • Serviceすべてのレコードがルールとして記載されています • パケットの送信先IPアドレスがあるServiceと⼀致している場合、そのServiceのルール(後述)へジャンプします • KUBE-SVC-XXX • ある特定のService専⽤のルールです、このルールにはServiceがどこへルーティングされるかの情報が記載されていま す • iptablesのstatisticモジュールのrandomモードで同確率でServiceに紐つくEndpointSliceのルール(後述)宛にジャンプ するようになっています • KUBE-SEP-XXX • パケットをあるEndpointSliceのIPアドレスへDNATするルールです

kube-proxyはどうやら3つのルールを作成するらしい Packet to Service KUBE-SERVICES KUBE-SVC-XXX KUBE-SEP-XXX KUBE-SEP-XXX KUBE-SEP-XXX Packet to Pod DNAT DNAT DNAT iptables