Kubernetes中同一节点Pod间网络访问故障排查与分析
2025-04-28 07:08:06作者:薛曦旖Francesca
问题现象
在Kubernetes集群环境中,用户遇到了一个典型的网络连通性问题:部署在同一节点上的两个Pod(MySQL和BusyBox)之间无法通过Service名称正常通信。具体表现为:
- MySQL Pod能够通过Service名称"apollo-db"访问自身服务
- BusyBox Pod能够解析"apollo-db"域名到正确的Service IP
- 但BusyBox Pod无法通过Service IP或域名访问MySQL服务
- 有趣的是,BusyBox Pod可以直接通过MySQL Pod IP访问服务
环境信息
- Kubernetes版本:1.31.1
- 容器运行时:containerd v1.7.23
- 网络插件:Flannel v0.25.7(使用VXLAN后端)
- 操作系统:Alibaba Cloud Linux 2.1903 LTS
- 节点分布:Master节点在AWS,Worker节点在阿里云,通过专线连接
初步排查
网络连通性测试
通过一系列网络测试,我们获得了以下关键信息:
- DNS解析测试:BusyBox Pod能够正确解析"apollo-db"到Service IP(192.168.134.205)
- 直接连接测试:
- BusyBox Pod → MySQL Pod IP(192.168.0.233):成功
- BusyBox Pod → Service IP(192.168.134.205):失败
- 跨节点测试:另一个节点上的BusyBox Pod能够正常访问Service
数据包捕获分析
通过在节点上使用tcpdump抓包,我们观察到以下关键现象:
- BusyBox Pod发出的SYN包能够到达MySQL Pod
- MySQL Pod返回了SYN-ACK响应
- 但BusyBox Pod立即发送了RST包终止连接
这表明TCP三次握手虽然开始但未能完成,问题可能出在连接跟踪或网络地址转换环节。
深入分析
内核模块缺失
经过进一步排查,发现问题的根本原因是节点缺少必要的内核模块"br_netfilter"。这个模块对于Kubernetes网络特别是Service的IPVS/iptables实现至关重要,它负责:
- 桥接网络流量的过滤和监控
- 实现连接跟踪(conntrack)功能
- 支持网络地址转换(NAT)
模块缺失的影响
当br_netfilter模块未加载时,会导致:
- Service的虚拟IP无法正确进行NAT转换
- 连接跟踪表无法正确建立和维护连接状态
- 跨节点通信可能正常(依赖Flannel的VXLAN封装)
- 但同一节点内的Pod间通过Service通信会失败
解决方案
解决此问题的方法非常简单:
# 加载br_netfilter内核模块
sudo modprobe br_netfilter
# 确保模块开机自动加载
echo "br_netfilter" | sudo tee /etc/modules-load.d/br_netfilter.conf
预防措施
为避免类似问题,建议在Kubernetes节点准备阶段:
-
检查并加载所有必需的内核模块:
modprobe br_netfilter modprobe overlay modprobe nf_conntrack
-
验证内核参数配置:
sysctl -w net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1 sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
-
在系统初始化脚本中确保这些配置持久化
总结
这个案例展示了Kubernetes网络问题排查的典型思路:从现象出发,通过分层测试逐步缩小问题范围,最终定位到系统层面的配置缺失。对于生产环境中的Kubernetes集群,节点的基础系统配置检查应该成为部署前的标准流程,特别是:
- 内核模块完整性检查
- 网络参数配置验证
- 基础网络连通性测试
- 跨节点和同节点通信的全面验证
通过系统化的准备和验证,可以避免大多数因环境配置不当导致的网络问题,确保集群的稳定运行。
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