线上k8s集群利用服务拓扑流量路由策略来设置定向流量（） _K8S集群

大鹏一日同风起，扶摇直上九万里。这篇文章主要讲述线上k8s集群利用服务拓扑流量路由策略来设置定向流量？相关的知识，希望能为你提供帮助。
k8s 服务拓扑设置定向流量有哪些常见场景？

面试官："说说你对Kubernetes 网络模型的理解？设计这种网络模型有什么好处？"

面试官："Kubernetes 网络主要解决哪四方面的问题？"

面试官："k8s利用服务拓扑的流量路由策略来设置定向流量，拓扑键的匹配规则是什么？"

面试官："日常使用拓扑键有什么约束？"

面试官："简单说说服务拓扑设置定向流量有哪些常见场景？试举例说明？"

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囧么肥事-胡说八道

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【线上k8s集群利用服务拓扑流量路由策略来设置定向流量（）】

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说说你对Kubernetes 网络模型的理解？设计这种网络模型有什么好处？
集群网络系统是 Kubernetes 的核心部分，Kubernetes 的宗旨就是在应用之间共享机器。
要解决的问题？
通常来说，共享机器需要两个应用之间不能使用相同的端口，但是在多个应用开发者之间去大规模地协调端口是件很困难的事情，尤其是还要让用户暴露在他们控制范围之外的集群级别的问题上。
动态分配端口也会给系统带来很多复杂度 - 每个应用都需要设置一个端口的参数，而 API 服务器还需要知道如何将动态端口数值插入到配置模块中，服务也需要知道如何找到对方等等。
针对这些问题，Kubernetes设计了一种干净的、向后兼容的网络模型，即 IP-per-pod 模型。怎么说？
首先，Kubernetes 强制规定了一种简单粗暴的网络模型设计基础原则：每个 Pod 都拥有一个独立的 IP 地址。
Kubernetes 强制要求所有网络设施都满足以下基本要求（从而排除了有意隔离网络的策略）：

节点上的 Pod 可以不通过 NAT 和其他任何节点上的 Pod 通信

节点上的代理（比如：系统守护进程、kubelet）可以和节点上的所有 Pod 通信

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另外，对于支持在主机网络中运行 Pod 的平台（比如：Linux）：

运行在节点主机网络里的 Pod 可以不通过 NAT 和所有节点上的 Pod 通信

这意味着什么？

意味着 k8s 假定所有 Pod 都在一个可以直接连通的、扁平的网络空间中

也就是说，无论容器运行在集群中的哪个节点，所有容器之间都能通过一个扁平的网络平面进行通信。不管它们是否运行在同一个 Node节点 (宿主机) 上，都要求它们可以直接通过对方的 IP 进行访问。每一个 Pod 都有它自己的IP地址，好处就是你不需要再显式地在 Pod 之间创建链接，几乎不需要处理容器端口到主机端口之间的映射。

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Kubernetes 网络主要解决哪四方面的问题？
首先，k8s的架构体系决定了在K8S上的网络通信四大类：

第一类：高度耦合的容器之间的通信：同一个Pod内的多个容器之间通过本地回路（loopback）通信。
第二类：Pod之间的通信：集群网络在不同 pod 之间通过Pod IP地址进行通信。
第三类：Pod和Service之间的通信：Pod IP地址和Service IP进行通信，两者并不属于同一网络，使用 Services 来发布仅供集群内部使用的服务，实现方式是通过IPVS或iptables规则转发。
第四类：Service和集群外部客户端之间的通信，Service 允许对外暴露 Pods 中运行的应用程序，以支持来自于集群外部的访问，实现方式：Ingress、NodePort、Loadbalance

k8s利用服务拓扑的流量路由策略来设置定向流量，拓扑键的匹配规则是什么？
在说拓扑键的匹配规则之前，先了解下什么是服务拓扑的流量路由策略？
服务拓扑（Service Topology）可以让一个服务基于集群的 Node 拓扑进行流量路由。
默认情况下，发往 ClusterIP 或者 NodePort 服务的流量可能会被路由到服务的任一后端的地址。
Kubernetes 1.7 允许将“外部”流量路由到接收到流量的节点上的 Pod。对于 ClusterIP 服务，无法完成同节点优先的路由，你也无法配置集群优选路由到同一可用区中的端点。
流量路由拓扑策略理解
通过在 Service 上配置 topologyKeys，对源和目的之间的标签匹配，可以基于来源节点和目标节点的标签来定义流量路由策略。
对于拓扑键，可以根据节点间彼此“较近”和“较远” 来定义节点集合，可以基于符合自身需求的任何度量值来定义标签，来匹配定向流量。

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使用服务拓扑，拓扑键的匹配规则是什么？
如果集群启用了 ServiceTopology特性，你就可以在 Service 规约中设定 topologyKeys 字段，从而控制其流量路由。此字段是 Node 标签的优先顺序字段，将用于在访问这个 Service 时对端点进行排序。流量会被定向到第一个标签值和源 Node 标签值相匹配的 Node。如果这个 Service 没有匹配的后端 Node，那么第二个标签会被使用做匹配，以此类推，直到没有标签。
如果没有匹配到，流量会被拒绝，就如同这个 Service 根本没有后端。换言之，系统根据可用后端的第一个拓扑键来选择端点。如果这个字段被配置了而没有后端可以匹配客户端拓扑，那么这个 Service 对那个客户端是没有后端的，链接应该是失败的。这个字段配置为 "*" 意味着任意拓扑。这个通配符值如果使用了，那么只有作为配置值列表中的最后一个才有用。
如果 topologyKeys 没有指定或者为空，就没有启用这个拓扑约束。
拓扑键有什么约束？
拓扑键的约束，其实就是使用拓扑键需要注意规避的一些原则，在规则上更好的实现流量控制：

服务拓扑和 externalTrafficPolicy=Local 是不兼容的，所以 Service 不能同时使用这两种特性。但是在同一个集群的不同 Service 上是可以分别使用这两种特性的，只要不在同一个 Service 上就可以。
有效的拓扑键目前只有：kubernetes.io/hostname、topology.kubernetes.io/zone 和 topology.kubernetes.io/region，但是未来会推广到其它的 Node 标签。
拓扑键必须是有效的标签，并且最多指定16个。
通配符："*"，如果要用，则必须是拓扑键值的最后一个值。

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简单说说服务拓扑设置定向流量有哪些常见场景？试举例说明？
在一个集群中，其 Node 的标签被打为其主机名，区域名和地区名。那么就可以设置 Service 的 topologyKeys 的值，控制流量路由。

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以下是使用服务拓扑功能的一些经典的常见示例

第一种：仅路由到节点本地端点，如果节点上不存在端点，流量则被丢弃，只定向到同一个 Node 上的端点，Node 上没有端点存在时就失败：配置 ["kubernetes.io/hostname"]。
第二种：首先节点本地端点，如果节点本地端点不存在，则回退到集群范围端点：配置[" kubernetes.io/hostname" , " *" ]
第三种：偏向定向到同一个 Node 上的端点，回退同一区域的端点上，然后是同一地区，其它情况下就失败。例如，数据局部性很重要的情况下或许就很有用：配置 ["kubernetes.io/hostname", "topology.kubernetes.io/zone", "topology.kubernetes.io/region"]。
第四种：偏向于同一区域，但如果此区域中没有可用的终结点，则回退到任何可用的终结点：配置 ["topology.kubernetes.io/zone", "*"]。
第五种：仅地域或区域端点，首选地域端点而不是区域端点的一种服务，如果以上两种范围内均不存在端点，流量则被丢弃。配置：[" topology.kubernetes.io/zone" , " topology.kubernetes.io/region" ]
第六种：优先选择节点本地端点、地域端点，然后是区域端点，最后才是集群范围端点。配置： ["kubernetes.io/hostname", "topology.kubernetes.io/zone", "topology.kubernetes.io/region", "*"]。