如何定位 Kubernetes 叢集中的網路封包遺失

你可以透過回應緩慢、連線中斷等異常跡象，定位 Kubernetes叢集中的網路封包遺失問題。封包遺失會導致應用程式行為異常甚至無法正常運作，使用者可能回報請求逾時、服務無法連線等問題。儘早定位這類問題，能保障應用程式穩定運行。持續關注網路狀態，按照排查步驟找到封包遺失位置。

排查 Kubernetes 叢集中的網路封包遺失

網路封包遺失的表現症狀

網路封包遺失會導致應用程式運行緩慢或直接失效，使用者可能遇到連線中斷、請求逾時等情況。部分服務無法建立連線，資料傳輸不完整，日誌中出現隨機錯誤，甚至部分請求無法送達。發現這類問題後需及時處理，網路封包遺失會掩蓋真實故障根源，增加排查難度。

需監控的核心指標

定位叢集封包遺失需關注多項指標，持續監控這些數據能在封包遺失影響應用程式前提前發現問題。建議長期監控叢集效能，並將封包遺失數據與資源佔用等效能指標對比，全面掌握網路健康狀態。

• 封包遺失率

• 網路延遲

• 重新傳輸次數

• 封包遺失數量

• 網路卡錯誤率

• CPU 使用率

• 記憶體使用率

• 連線重設次數

• 服務回應時間

可透過監控工具即時查看上述指標，下表列出兩款可用於監控 Kubernetes 叢集封包遺失的工具：

使用診斷工具定位網路封包遺失

可透過專業診斷工具定位網路封包遺失，這類工具能追蹤封包在網路鏈路中的傳輸路徑，精準定位連線中斷的節點。常用工具包括 traceroute、MTR、tcpdump、KubeSkoop、FlowCollector，不同工具可提供多維度數據，幫助定位網路瓶頸。

使用 Traceroute 和 MTR

Traceroute 可展示從 Pod 到目標位址的網路傳輸路徑，清晰呈現每一跳節點的傳輸耗時與節點數量，透過數據能發現封包延遲或遺失的節點，定位網路壅塞、流量過載等問題。若某一跳節點延遲顯著升高，即可鎖定故障排查範圍。

MTR 整合了 traceroute 與 ping 的功能，可持續監控網路路徑，即時展示每一跳節點的傳輸數據，幫助定位網路瓶頸及封包遺失常見誘因，如網路壅塞、路由設備異常等。

以下是在 Kubernetes Pod 中使用 traceroute 的示例命令：

kubectl exec -it <pod-name> -- traceroute <destination-ip>

分析 traceroute 結果可找到封包遺失起始節點，重點關注延遲過高或無回應的跳點，依托數據快速解決問題。Traceroute 與 MTR 可有效定位網路封包遺失，優化叢集連線品質。

使用 Tcpdump 擷取流量

Tcpdump 可擷取原始網路流量並分析封包遺失問題，可做為側車容器與業務 Pod 部署，針對指定網路卡擷取流量，生成帶時間戳記的 PCAP 檔案用於後續分析。

Tcpdump 可即時監控連線狀態，定位網路壅塞、流量過載等常見誘因，還能查看重新傳輸等關鍵數據，透過深度流量分析定位封包遺失根源。

• Tcpdump 可擷取原始網路流量

• SEPP 資料擷取模組可生成帶時間戳記的 PCAP 檔案

• 透過分析檔案可定位封包遺失問題

以下是在 Kubernetes Pod 中執行 tcpdump 的示例命令：

kubectl exec -it <pod-name> -- tcpdump -i eth0 -w /tmp/capture.pcap

可透過 Grafana 展示 tcpdump 及其他網路工具的監控數據，配置警示規則及時發現連線異常。Tcpdump 可助力定位並解決 Kubernetes 網路封包遺失問題。

透過 KubeSkoop 和 FlowCollector 監控

KubeSkoop 與 FlowCollector 可從 Pod 維度監控網路數據，定位封包遺失問題。KubeSkoop 基於 eBPF 實現即時監控，可精準定位故障節點，支援全鏈路偵測與延遲測試。

FlowCollector 可追蹤網路路徑、採集監控數據用於封包遺失分析，查看叢集內全鏈路連線狀態。兩款工具均可定位網路瓶頸與封包遺失常見誘因。

• KubeSkoop 可自動識別容器異常

• 快速偵測 DNS 異常與服務故障

• 即時監控網路抖動、延遲與封包遺失

• KubeSkoop exporter 基於 eBPF、procfs、netlink 實現 Pod 級網路監控

• 提供監控指標與事件記錄

下表為 KubeSkoop 與 FlowCollector 功能對比：

排查與解決網路封包遺失問題

分析日誌與系統指標

排查封包遺失可先從日誌與系統指標入手，檢查 Pod 日誌、節點日誌及網路卡狀態，透過監控工具查看延遲、重新傳輸等數據。Grafana 可即時展示相關指標，重點關注封包遺失數、錯誤率的突增情況。可觀測性工具能幫助發現故障規律與起始時間，藉助排查工具採集叢集各維度數據。

定位根本原因

需結合指標與日誌數據關聯分析，找到封包遺失的根本原因。網路壅塞、目標節點過載是常見誘因，下表為具體說明：

叢集負載升高時，還可能伴隨延遲增加、請求逾時等問題，將 Pod 調度至低負載節點通常可緩解故障。CNI 外掛建立的虛擬網路卡也可能引發封包遺失問題。

實施修復並避免問題復發

定位根本原因後，採取針對性修復方案：網路壅塞可降低流量或擴充頻寬；節點過載可將 Pod 調度至低負載節點；封包處理異常可最佳化核心參數。持續開啟監控，提前發現新問題，為核心指標配置警示，透過可觀測儀表板監控效能。定期巡檢與持續監控，可避免封包遺失問題反覆出現，常態化排查保障叢集穩定運行。

透過標準化步驟即可定位並修復 Kubernetes 叢集封包遺失問題，使用 traceroute、tcpdump、Grafana 等工具檢測網路狀態，持續監控能提前發現並快速解決問題，這也是業界通用的維運方案：

提前發現故障、持續監控狀態變化，可提升網路穩定性與可靠度。