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Kubernetes学习总结(18)—— Kubernetes 容器网络
阅读量:804 次
发布时间:2023-01-29

本文共 1223 字,大约阅读时间需要 4 分钟。

容器网络深入理解

在 Kubernetes 中,容器之间的网络通信至关重要。Kubernetes 本身并不负责容器网络的实现,而是通过插件化的方式支持不同网络接入方案。要实现容器网络的正确通信,必须遵循以下基本原则:

  • Pod 之间的通信:任何节点上的 Pod 都可以直接通信,无需依赖 NAT 地址转换。
  • 节点与 Pod 的通信:节点可以与任意 Pod通信,且通信不受限制。
  • 独立的网络栈:Pod 拥有自己的网络栈,与外部看到的地址一致,且同一 Pod 内容器共享相同的网络环境。
  • 容器网络的 Linux 基础

    Linux 容器的网络模型基于网络命名空间(Network Namespace)实现,其中包括以下关键组成部分:

    • Veth Pair:用于在不同网络命名空间之间建立通信,通过虚拟网卡实现数据传递。
    • iptables/netfilter:管理网络数据包的过滤、限流等功能,是 Linux 网络协议栈的核心。
    • 网桥(Bridge):类似功能于交换机,实现二层网络通信。
    • 路由系统:负责路由表的维护与数据包的转发。

    通过这些技术,容器可以在宿主机上使用 veth pair 连接到 docker0 网桥,从而实现跨容器的通信。

    跨主机网络通信

    Kubernetes 默认配置下,不同宿主机上的容器无法直接通信。为了解决这个问题,社区开发了多种网络方案,其中最重要的有 CNI(容器网络接口)插件。CNI 插件为容器网络提供标准化接口,支持如下的实现模式:

  • Overlay 模式:基于隧道技术(如 Flannel 的 UDP 或 VXLAN)实现独立的容器网络,无需底层网络支持。
  • 三层路由模式:依赖大二层网络(即所有节点处于同一局域网)。
  • Underlay 模式:容器网络与主机网络共享同一层网络,通过路由实现通信。
  • Flannel 的 Host-GW 模式是最简单的路由模式,通过将容器网络编码在主机节点的路由表中实现通信。Calico 则通过 BGP 路由协议实现动态路由共享,适用于大规模网络环境。

    Calico 的工作原理

    Calico 的核心功能包括:

    • CNI 插件:与 Kubernetes 集成,接收网络请求。
    • ** Felix**:管理宿主机路由和 FIB(转发信息库)。
    • ** BIRD**:维护路由信息,类似路由器的功能。
    • ** Confd**:处理配置管理。

    在跨主机通信中,Calico 为每个容器配置 veth pair 设备,并在宿主机路由表中添加路由规则。这样,容器发出的 IP 包经过 veth pair 设备转发到宿主机,然后根据路由表规则转发到目标宿主机,最终到达目标容器。

    总结

    通过对 Kubernetes 容器网络的理解,可以明确其基于 Linux 网络技术,依赖 CNI 插件实现复杂的网络通信功能。选择合适的网络方案(如 Flannel 或 Calico)可以根据实际需求实现高性能的容器通信。

    转载地址:http://plryk.baihongyu.com/

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