Kubernetes 依靠 kube-proxy 组件实现 Service 的通信与负载均衡。在这个过程中，由于使用了 SNAT 对源地址进行了转换，导致 Pod 中的服务拿不到真实的客户端 IP 地址信息。本篇主要解答了在 Kubernetes 集群中负载如何获取客户端真实 IP 地址这个问题。
创建一个后端服务
服务选择
这里选择 containous/whoami 作为后端服务镜像。在 Dockerhub 的介绍页面，可以看到访问其 80 端口时，会返回客户端的相关信息。在代码中，我们可以在 Http 头部中拿到这些信息。
Hostname : 6e0030e67d6a
IP : 127.0.0.1
IP : ::1
IP : 172.17.0.27
IP : fe80::42:acff:fe11:1b
GET / HTTP/1.1
Host: 0.0.0.0:32769
User-Agent: curl/7.35.0
Accept: */*
集群环境
简单介绍一下集群的状况。集群有三个节点，一个 master ，两个 worker 节点。如下图:
![]()
创建服务
如下图所示，这里将企业空间和项目命名为 realip
![]()
这里创建无状态服务，选择 containous/whoami 镜像，使用默认端口。
![]()
编辑服务的外网访问方式，修改为 NodePort 模式。
![]()
查看访问服务的 NodePort 端口，发现端口为 31509。
![]()
浏览器打开 Master 节点的 EIP + :31509 时，返回如下内容:
Hostname: myservice-fc55d766-9ttxt
IP: 127.0.0.1
IP: 10.233.70.42
RemoteAddr: 192.168.13.4:21708
GET / HTTP/1.1
Host: dev.chenshaowen.com:31509
User-Agent: Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cookie: lang=zh;
Dnt: 1
Upgrade-Insecure-Requests: 1
可以看到 RemoteAddr 是 Master 节点的 IP ，并不是访问客户端的真实 IP 地址。这里的 Host 指的是访问入口的地址，为了方便快速访问，我使用的是域名，并不影响测试结果。
直接通过 NortPort 访问获取真实 IP
在上面的访问中，获取不到客户端真实 IP 的原因是 SNAT 使得访问 SVC 的源 IP 发生了变化。将服务的 externalTrafficPolicy 改为 Local 模式可以解决这个问题。
打开服务的配置编辑页面
![]()
将服务的 externalTrafficPolicy 设置为 Local 模式。
![]()
访问服务，可以得到如下内容:
Hostname: myservice-fc55d766-9ttxt
IP: 127.0.0.1
IP: 10.233.70.42
RemoteAddr: 139.198.254.11:51326
GET / HTTP/1.1
Host: dev.chenshaowen.com:31509
User-Agent: hrome/86.0.4240.198 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cache-Control: max-age=0
Connection: keep-alive
Cookie: lang=zh;
Dnt: 1
Upgrade-Insecure-Requests: 1
Cluster 隐藏了客户端源 IP，可能导致第二跳到另一个节点，但具有良好的整体负载分布。 Local 保留客户端源 IP 并避免 LoadBalancer 和 NodePort 类型服务的第二跳，但存在潜在的不均衡流量传播风险。
下面是对比简图：
![]()
![]()
当请求落到没有服务 Pod 的节点时，将无法访问。用 curl 访问时，会一直停顿在 TCP_NODELAY , 然后提示超时:
* Trying 139.198.112.248...
* TCP_NODELAY set
* Connection failed
* connect to 139.198.112.248 port 31509 failed: Operation timed out
* Failed to connect to 139.198.112.248 port 31509: Operation timed out
* Closing connection 0
通过 LB -> Service 访问获取真实 IP
在生产环境，通常会有多个节点同时接收客户端的流量，如果仅使用 Local 模式将会导致服务可访问性变低。引入 LB 的目的是为了利用其探活的特点，仅将流量转发到存在服务 Pod 的节点上。
这里以青云的 LB 为例进行演示。在青云的控制，可以创建 LB ，添加监听器，监听 31509 端口，可以参考 LB 的使用文档(https://docs.qingcloud.com/product/network/loadbalancer/)，在此不再赘述。
如下图可以看到，在服务的 31509 端口仅 master 节点处于活跃状态，流量也仅会导向 master 节点，符合预期。
![]()
接着继续增加副本数量到 3
遗憾的是，Pod 并没有均匀分布在三个节点，其中有两个处于 master 上。因此 LB 的后端节点也没有完全点亮。如下图:
![]()
这就需要给 deploy 加上反亲和性的描述。有两种选择。第一种是配置软策略，但不能保证全部 LB 后端点亮，均匀分配到流量。
spec:
template:
metadata:
labels:
app: myservice
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- weight: 100
podAffinityTerm:
labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- myservice
topologyKey: kubernetes.io/hostname
另一种是配置硬策略，强制 Pod 分配在不同的节点上，但会限制副本数量，也就是 Pod 总数不能超过 Node 总数。
spec:
template:
metadata:
labels:
app: myservice
spec:
affinity:
podAntiAffinity:
requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
- labelSelector:
matchExpressions:
- key: app
operator: In
values:
- myservice
topologyKey: kubernetes.io/hostname
采用硬策略的配置，最终点亮全部后端，如下图:
![]()
通过 LB -> Ingress -> Service 访问获取真实 IP
如果每一个服务都占用一个 LB，成本很高，同时配置不够灵活，每次新增服务时，都需要去 LB 增加新的端口映射。
还有一种方案是 LB 将 80、443 的流量导给 Ingress Controller，然后将流量转发到 Service，接着达到 Pod 中的服务。
此时，需要 LB 能做 TCP 层的透传，或者 HTTP 层的带真实 IP 转发，将 Ingress Controller 的 externalTrafficPolicy 设置为 Local 模式，而 Service 可以不必设置为 Local 模式。
如果想要提高可访问性，同样可以参考上面配置反亲和性，保证在每个后端节点上都有 Ingress Controller 。
流量的转发路径:
LB(80/443) -> Ingress Controller(30000) -> myservice(80) -> myservice-fc55d766-xxxx(80)
首先需要勾选 LB 【获取客户端IP】的配置
![]()
接着开启项目的外网访问网关
![]()
然后添加服务的路由
![]()
最后还需要在【平台管理】-> 【集群管理】，进入集群，在系统项目 kubesphere-controls-system 中找到 realip 项目对应的网关。
![]()
编辑服务的配置文件，将 externalTrafficPolicy 改为 Local 模式即可。
![]()
访问服务，可以得到如下内容:
Hostname: myservice-7dcf6b965f-vv6md
IP: 127.0.0.1
IP: 10.233.96.152
RemoteAddr: 10.233.70.68:34334
GET / HTTP/1.1
Host: realip.dev.chenshaowen.com
User-Agent: Chrome/87.0.4280.67 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cache-Control: max-age=0
Cookie: _ga=GA1.2.896113372.1605489938; _gid=GA1.2.863456118.1605830768
Cookie: lang=zh;
Upgrade-Insecure-Requests: 1
X-Forwarded-For: 139.198.113.75
X-Forwarded-Host: realip.dev.chenshaowen.com
X-Forwarded-Port: 443
X-Forwarded-Proto: https
X-Original-Uri: /
X-Real-Ip: 139.198.113.75
X-Request-Id: 999fa36437a1180eda3160a1b9f495a4
X-Scheme: https
总结
本文介绍了三种获取真实 IP 的部署方式：
受制于 Local 模式，可能会导致服务不可访问。需要保证对外提供入口的节点上，必须具有服务的负载。
- 通过 LB -> Service 访问获取真实 IP
利用 LB 的探活能力，能够提高服务的可访问性。适用于服务较少，或者愿意每个服务一个 LB 的场景。
- 通过 LB -> Ingress -> Service 访问获取真实 IP
通过 LB 将 80、443 端口的流量转到 Ingress Controller ，再进行服务分发。但 Ingress Controller 使用 Local 模式，就要求 LB 的每个后端节点都有 Ingress Controller 副本。适用于对外暴露服务数量较多的场景。
当然也可以组合使用，对于并不需要获取客户端真实 IP 的服务，可以继续使用 Cluster 模式。
参考
关于 KubeSphere
KubeSphere （https://kubesphere.io）是在 Kubernetes 之上构建的开源容器混合云，提供全栈的 IT 自动化运维的能力，简化企业的 DevOps 工作流。
KubeSphere 已被 Aqara 智能家居、本来生活、新浪、华夏银行、四川航空、国药集团、微众银行、紫金保险、中通、中国人保寿险、中国太平保险、中移金科、Radore、ZaloPay 等海内外数千家企业采用。KubeSphere 提供了开发者友好的向导式操作界面和丰富的企业级功能，包括多云与多集群管理、Kubernetes 资源管理、DevOps (CI/CD)、应用生命周期管理、微服务治理 (Service Mesh)、多租户管理、监控日志、告警通知、审计事件、存储与网络管理、GPU support 等功能，帮助企业快速构建一个强大和功能丰富的容器云平台。
GitHub：https://github.com/kubesphere 官网（中国站）：https://kubesphere.com.cn 微信群：请搜索添加群助手微信号 kubesphere
本文由博客一文多发平台 OpenWrite 发布！
