kubernetes每个节点上运行着kube-proxy，当访问服务ClusterIP时，由kube-proxy负责将流量负载均衡到每个Pod上面去，负载均衡的实现方式有三种：

user namespace(legacy)
iptables
ipvs

user namespace

流量转发流程

客户端访问服务的ClusterIP
根据iptables规则, 将其转发到kube-proxy进程监控的端口
kube-proxy查找服务注册中心将请求转发给某个实例

评估

优势：当请求某个实例失败时，因为在用户空间，可以进行重试其它实例

劣势：效率低，因为第二步涉及到内核空间和用户空间的切换

iptables

流量转发流程

客户端访问服务的ClusterIP
根据iptables规则直接写成转发包到服务实例

评估

优势：不涉及内核用户态切换，效率更高。因为不用将包从内核转到kube-proxy进程处理，然后再切回来

劣势：比较难debug，不像第一种方式那样可以直接看kube-proxy访问日志/var/log/kube-proxy，不得不去看内核处理iptables规则的日志

ipvs

流量转发流程

客户端访问服务的ClusterIP
根据ipvs规则直接写成转发包到服务实例(和第二种唯一区别是将iptables换成ipvs)

评估

优势：IPVS基于netfilter钩子函数实现类似iptables功能，但使用hash表作为底层数据结构来查找路由规则，ipvs是一个内核模块，且也在内核态工作，iptables使用数组遍历方式处理规则，因此效率和路由规则数量呈正比，当服务增加到1000+, 效率比用hash表处理规则的ipvs差了

劣势：需要高版本内核，低版本内核没有ipvs模块，这个时候如果设置ipvs模式，kube-proxy会自动降级到iptables模式

总结

IPVS (IP Virtual Server，IP虚拟服务器)是基于Netfilter的、作为linux内核的一部分实现传输层负载均衡的技术，通常称为第4层LAN交换。IPVS集成在LVS(Linux Virtual Server)中，它在主机中运行，并在真实服务器集群前充当负载均衡器。IPVS可以将对TCP/UDP服务的请求转发给后端的真实服务器，并使真实服务器的服务在单个IP地址上显示为虚拟服务。因此IPVS天然支持Kubernetes Service

随着kubernetes使用量的增长，其资源的可扩展性变得越来越重要。特别是对于使用kubernetes运行大型工作负载的开发人员或者公司来说，service的可扩展性至关重要。kube-proxy是为service构建路由规则的模块，之前依赖iptables来实现主要service类型的支持，比如(ClusterIP和NodePort)。但是iptables很难支持上万级的service，因为iptables纯粹是为防火墙而设计的，并且底层数据结构是内核规则的列表。
而相比于 iptables，IPVS 在内核中的实现其实也是基于 Netfilter 的 NAT 模式，所以在转发这一层上，理论上 IPVS 并没有显著的性能提升。但是，IPVS 并不需要在宿主机上为每个 Pod 设置 iptables 规则，而是把对这些“规则”的处理放到了内核态，从而极大地降低了维护这些规则的代价。
kubernetes早在1.6版本就已经有能力支持5000多节点，这样基于iptables的kube-proxy就成为集群扩容到5000节点的瓶颈。举例来说，如果在一个5000节点的集群，我们创建2000个service，并且每个service有10个pod，那么我们就会在每个节点上有至少20000条iptables规则，这会导致内核非常繁忙。基于IPVS的集群内负载均衡就可以完美的解决这个问题。IPVS是专门为负载均衡设计的，并且底层使用哈希表这种非常高效的数据结构，几乎可以允许无限扩容。不过需要注意的是，IPVS 模块只负责上述的负载均衡和代理功能。而一个完整的 Service 流程正常工作所需要的包过滤、SNAT 等操作，还是要靠 iptables 来实现。只不过，这些辅助性的 iptables 规则数量有限，也不会随着 Pod 数量的增加而增加。

IPVS模式在Kubernetes v1.8中引入，并在v1.9中进入了beta。1.11中实现了GA(General Availability)。IPTABLES模式在v1.1中添加，并成为自v1.2以来的默认操作模式。IPVS和IPTABLES都基于netfilter。IPVS模式和IPTABLES模式之间的差异如下：

IPVS为大型集群提供了更好的可扩展性和性能。（规则的存储方式使用的数据结构更高效）
IPVS支持比iptables更复杂的负载平衡算法（rr：循环，lc：最少连接，dh：目标散列，sh：源哈希，sed：最短的预期延迟，nq：从不排队）。
IPVS支持服务器健康检查和连接重试等。

在集群中不超过1000个服务的时候，iptables 和 ipvs 并无太大的差异。而且由于iptables 与网络策略实现的良好兼容性，iptables 是个非常好的选择。当你的集群服务超过1000个时，而且服务之间链接大多没有开启keepalive，IPVS模式可能是一个不错的选择