1. ipvsadm 是什么？

ipvsadm（IP Virtual Server Administration）是 Linux 内核中 IPVS（IP Virtual Server） 模块的管理工具，用于配置和监控内核级的负载均衡规则。它是 Kubernetes 中 kube-proxy 在 IPVS 模式 下的底层实现工具。

主要功能

• 管理 IPVS 的虚拟服务（Virtual Service）和真实服务器（Real Server，即后端 Pod）。

• 支持多种负载均衡算法（如轮询 rr、加权轮询 wrr、最少连接 lc 等）。

• 查看当前负载均衡规则和连接状态。

常用命令

ipvsadm -Ln            # 列出所有 IPVS 规则（数字格式显示）
ipvsadm -Ln --stats    # 显示统计信息（如连接数、流量）
ipvsadm -Ln --rate     # 显示速率（如每秒请求数）
ipvsadm -E -t <VIP:PORT> -s <ALGORITHM>  # 修改调度算法

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2. IPVS 模式详解

IPVS（IP Virtual Server）是 Linux 内核内置的 四层（L4）负载均衡器，工作在传输层（TCP/UDP），性能远高于传统的 iptables 模式。

为什么 Kubernetes 使用 IPVS 模式？

• 高性能：基于哈希表存储规则，查询效率为 O(1)，适用于大规模集群。

• 支持多种调度算法：如轮询（rr）、加权轮询（wrr）、最少连接（lc）等。

• 更好的可扩展性：在 Service 数量超过 10,000 时，性能仍稳定。

IPVS 模式的核心组件

组件	说明
Virtual Service	虚拟服务（VIP），对应 Kubernetes Service 的 ClusterIP:Port。
Real Server	真实后端（Pod），对应 Endpoints 中的 PodIP:Port。
调度算法	决定流量如何分发给后端 Pod（如 rr、wrr、lc）。

IPVS 与 iptables 模式对比

特性	IPVS 模式	iptables 模式
负载均衡算法	支持多种（rr/wrr/lc 等）	仅支持随机均衡
规则存储结构	哈希表（O(1) 复杂度）	线性链表（O(n) 复杂度）
大规模集群性能	更优（适合 10k+ Service）	性能下降明显
依赖内核模块	ip_vs、ip_vs_rr 等	iptables、nf_conntrack

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3. Kubernetes 中 IPVS 的工作流程

1. Service 创建

   • 当创建 ClusterIP 类型的 Service 时，kube-proxy 会：

     • 在 kube-ipvs0 虚拟接口上绑定 Service 的 ClusterIP。

     • 通过 ipvsadm 添加 IPVS 规则，将 VIP（Service IP）映射到后端 Pod IP。

2. 流量转发

   • 当访问 ClusterIP:Port 时：

     • 内核根据 IPVS 规则匹配到目标 Service。

     • IPVS 按调度算法选择一个后端 Pod，转发流量。

3. 示例规则
   执行 ipvsadm -Ln 可能看到如下输出：

   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：轮询算法。

   • Masq：使用 SNAT（源地址转换）。

   • 后端是两个 Pod（10.233.1.2:80 和 10.233.1.3:80）。

   • 检查 Service 和 Endpoints

     kubectl get svc -A | grep 10.233.25.255  # 找到关联的 Service
     kubectl describe endpoints <service-name> # 检查是否有健康的 Pod

   • 查看 IPVS 规则

     ipvsadm -Ln | grep 10.233.25.255

     • 如果输出中无目标 Pod（-> 开头的行），则说明 Endpoints 缺失。

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4. 常见问题

Q1: 为什么 kube-ipvs0 显示 state DOWN？

• 这是正常的，因为 kube-ipvs0 是虚拟接口，仅用于绑定 IP，不参与实际网络通信。IPVS 规则由内核直接处理。

Q2: 如何检查 IPVS 是否正常工作？

# 查看规则
ipvsadm -Ln
# 检查是否有流量转发
ipvsadm -Ln --stats

Q3: 如何切换 kube-proxy 到 IPVS 模式？

在 kube-proxy 启动参数中添加：

--proxy-mode=ipvs
--ipvs-scheduler=rr         # 指定调度算法

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总结

• ipvsadm 是管理 IPVS 负载均衡规则的工具，Kubernetes 通过它实现高性能 Service 转发。

• IPVS 模式 适用于大规模集群，支持多种调度算法，性能优于 iptables。

• 遇到 no destination available 时，优先检查 Endpoints 和 Pod 状态。