詳解Kubernetes 中容器跨主機(jī)網(wǎng)絡(luò)
前言
在云原生領(lǐng)域,Kubernetes 已經(jīng)成為了最主流的容器管理工具。Kubernetes 支持將容器部署到多個(gè)節(jié)點(diǎn)(即主機(jī))上,因此必須解決容器間跨主機(jī)通信的問(wèn)題。
本文將詳細(xì)介紹 Kubernetes 中容器跨主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)原理和方法。
什么是 Flannel
在 Kubernetes 中,F(xiàn)lannel 是一個(gè)開(kāi)源的容器網(wǎng)絡(luò)解決方案。它負(fù)責(zé)在 Kubernetes 集群中創(chuàng)建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò),使得不同節(jié)點(diǎn)上的 Pod 可以使用相同的 IP 地址進(jìn)行通信。
Flannel 旨在提供簡(jiǎn)單、快速、可靠的容器網(wǎng)絡(luò)。
Flannel 通過(guò)分配每個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)唯一的子網(wǎng),然后讓節(jié)點(diǎn)之間的 Pod 通過(guò)這些子網(wǎng)進(jìn)行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隔離。Flannel 支持多種后端,包括 UDP、VXLAN 和 Host-gw 等。
Flannel 的后端實(shí)現(xiàn)有哪些
Flannel 的后端實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾種方式:
- VXLAN;
- host-gw;
- UDP。
這三種不同的后端實(shí)現(xiàn),代表了三種容器跨主網(wǎng)絡(luò)的主流實(shí)現(xiàn)方法。
在這三種模式中,UDP 模式可以說(shuō)是 Flannel 項(xiàng)目早支持的一種方式,但也是性能最差的一種方式。
所以,目前為止這個(gè)模式用的比較少。不過(guò),F(xiàn)lannel 之所以最先選擇 UDP 模式,還是有它的道理的,因?yàn)檫@種模式是最直接、也是最容易理解的容器跨主網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
UDP
UDP 是 Flannel 默認(rèn)的后端實(shí)現(xiàn)方式。它使用 UDP 協(xié)議創(chuàng)建一組 overlay 網(wǎng)絡(luò),連接 Kubernetes 集群中的所有節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取一個(gè)子網(wǎng),并將其中的 IP 地址分配給其上運(yùn)行的 Pod。
當(dāng) Pod 需要與其他節(jié)點(diǎn)上的 Pod 通信時(shí),它會(huì)將數(shù)據(jù)包封裝在 UDP 包中,通過(guò) overlay 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn),并在那里解包。由于 UDP 的輕量級(jí)和簡(jiǎn)單性,它是 Flannel 最常用的后端實(shí)現(xiàn)方式。
VXLAN
VXLAN 是一種虛擬化隧道協(xié)議,它可以在不同子網(wǎng)之間傳遞以太網(wǎng)流量。Flannel 使用 VXLAN 創(chuàng)建 overlay 網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取一個(gè)唯一的 VTEP(VXLAN Tunnel Endpoint),并將其中的 IP 地址分配給其上運(yùn)行的 Pod。
與 UDP 相比,VXLAN 需要較多的計(jì)算資源,但它提供了更好的可靠性和靈活性。
Host-gw
Host-gw 是一種“主機(jī)網(wǎng)關(guān)”模式,它將每個(gè)節(jié)點(diǎn)都視為一個(gè)網(wǎng)關(guān),將所有 Pod 的流量直接路由到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上的 Pod 所在的子網(wǎng)。
這種方式非常簡(jiǎn)單,因?yàn)樗恍枰魏?overlay 網(wǎng)絡(luò)和封裝解封裝的過(guò)程。但是,它需要將所有節(jié)點(diǎn)上的路由表配置正確,也需要在集群中動(dòng)態(tài)改變路由表來(lái)保證容器間的通信。
基于 Flannel UDP 模式的實(shí)現(xiàn)跨主通信
在 Flannel 的 UDP 模式下,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取一個(gè)唯一的子網(wǎng),并將其中的 IP 地址分配給其上運(yùn)行的 Pod。當(dāng) Pod 需要與其他節(jié)點(diǎn)上的 Pod 通信時(shí),它會(huì)將數(shù)據(jù)包封裝在 UDP 包中,通過(guò) overlay 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn),并在那里解包。
具體來(lái)說(shuō),F(xiàn)lannel 最初在集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上啟動(dòng)一個(gè) flanneld 服務(wù)。flanneld 服務(wù)會(huì)協(xié)調(diào)所有節(jié)點(diǎn)之間的 overlay 網(wǎng)絡(luò),并為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的子網(wǎng)。
然后,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的 kubelet 服務(wù)會(huì)在容器啟動(dòng)時(shí)將該子網(wǎng)的 IP 地址分配給容器。容器內(nèi)的應(yīng)用程序可以使用該 IP 地址來(lái)訪問(wèn)集群中的其他容器。
UDP 模式案例實(shí)現(xiàn)
假設(shè)有一個(gè) Kubernetes 集群,有兩個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)容器正在運(yùn)行。容器名稱為“web1”和“web2”,它們都運(yùn)行在不同的節(jié)點(diǎn)上。現(xiàn)在,我們要讓這兩個(gè)容器之間進(jìn)行跨主機(jī)通信。
首先,我們需要確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都已經(jīng)安裝了 Flannel 并成功啟動(dòng)了 flanneld 服務(wù)。然后,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行以下命令來(lái)檢查 Flannel 是否正常工作:
$ sudo systemctl status flanneld
接下來(lái),我們需要為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的子網(wǎng)。假設(shè)我們將第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)設(shè)置為 10.244.0.0/24
,第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)設(shè)置為 10.244.1.0/24
。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行以下命令來(lái)配置 Flannel 并分配子網(wǎng):
$ sudo vim /etc/sysconfig/flanneld FLANNEL_ETCD="http://etcd-ip:2379" FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kube-centos/network" FLANNEL_OPTIONS="-iface=eth0" $ sudo systemctl restart flanneld
其中,etcd-ip 是 etcd 服務(wù)器的 IP 地址。注意,所有節(jié)點(diǎn)的 FLANNEL_ETCD_PREFIX 值必須相同,以便它們能夠從 etcd 中獲取相同的子網(wǎng)信息。
現(xiàn)在,我們可以在容器內(nèi)使用指定的 IP 地址進(jìn)行通信了。例如,在 web1 容器內(nèi)運(yùn)行以下命令來(lái)向 web2 容器發(fā)送 ping 包:
$ ping 10.244.1.2
其中,10.244.1.2
是 web2 容器的 IP 地址。
通過(guò) Flannel UDP 模式,我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)跨主機(jī)通信,使得基于 Kubernetes 的應(yīng)用程序能夠更加穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行。
基于 Flannel UDP 模式的跨主通信的基本原理如下:
基于 Flannel VXLAN 模式的跨主通信
在 Flannel 的 VXLAN 模式下,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)獲取一個(gè)唯一的 VTEP,它可以將容器的數(shù)據(jù)包封裝在 VXLAN 包中,在 overlay 網(wǎng)絡(luò)中傳輸。與 UDP 模式不同,VXLAN 模式需要使用 VXLAN 協(xié)議來(lái)進(jìn)行封裝和解封裝。
具體來(lái)說(shuō),F(xiàn)lannel VNI(VXLAN Network Identifier)將被分配給 overlay 網(wǎng)絡(luò),并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都必須為該網(wǎng)絡(luò)配置一個(gè) VTEP(VXLAN Tunnel Endpoint)。
此外,每個(gè) Pod 都將獲得該網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)唯一 IP 地址,并將其用于與其他 Pod 進(jìn)行通信。
VXLAN 模式案例實(shí)現(xiàn)
假設(shè)有一個(gè) Kubernetes 集群,有兩個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)容器正在運(yùn)行。容器名稱為“web1”和“web2”,它們都運(yùn)行在不同的節(jié)點(diǎn)上?,F(xiàn)在,我們要讓這兩個(gè)容器之間進(jìn)行跨主機(jī)通信。
首先,我們需要確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)安裝了 Flannel 并成功啟動(dòng)了 flanneld 服務(wù)。然后,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行以下命令來(lái)檢查 Flannel 是否正常工作:
$ sudo systemctl status flanneld
接下來(lái),我們需要為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的 VTEP。假設(shè)我們將 VXLAN 網(wǎng)絡(luò) ID 設(shè)置為 1,第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 VTEP IP 地址為 192.168.0.1
,第二個(gè)節(jié)點(diǎn)的 VTEP IP 地址為 192.168.0.2
。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行以下命令來(lái)配置 Flannel 并分配 VTEP:
$ sudo vim /etc/sysconfig/flanneld FLANNEL_ETCD="http://etcd-ip:2379" FLANNEL_ETCD_PREFIX="/kube-centos/network" FLANNEL_OPTIONS="-iface=eth0 -vni=1" $ sudo ifconfig flannel.1 192.168.0.1/24 up $ sudo systemctl restart flanneld
然后,在每個(gè)容器中都可以進(jìn)行跨主機(jī)通信。例如,在 web1 容器內(nèi)運(yùn)行以下命令來(lái)向 web2 容器發(fā)送 ping 包:
$ ping 10.244.1.2
其中,10.244.1.2
是 web2 容器的 IP 地址。
通過(guò) Flannel VXLAN 模式,我們可以輕松地實(shí)現(xiàn)跨主機(jī)通信,并提供更好的可靠性和靈活性。在運(yùn)行基于 Kubernetes 的大規(guī)模應(yīng)用程序時(shí),使用 Flannel VXLAN 模式能夠有效地提高網(wǎng)絡(luò)性能和通信效率。
基于 Flannel VXLAN 模式的跨主通信的基本原理如下:
總結(jié)
以上主要介紹了在 Kubernetes 中容器跨主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)原理和方法。
Flannel 作為 Kubernetes 支持的容器網(wǎng)絡(luò)解決方案,已經(jīng)成為云原生領(lǐng)域中最流行的容器網(wǎng)絡(luò)解決方案之一。
Flannel 通過(guò)分配每個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)唯一的子網(wǎng)或 VTEP,在 overlay 網(wǎng)絡(luò)中傳輸容器的數(shù)據(jù)包,使得不同節(jié)點(diǎn)上的 Pod 可以使用相同的 IP 地址進(jìn)行通信。
Flannel 提供了多種后端實(shí)現(xiàn)方式,包括 UDP、VXLAN 和 Host-gw 等。無(wú)論采用哪種后端實(shí)現(xiàn)方式,F(xiàn)lannel 都可以幫助我們輕松地實(shí)現(xiàn)跨主機(jī)通信,并提供穩(wěn)定、高效的容器網(wǎng)絡(luò)解決方案。
以上就是詳解Kubernetes 中容器跨主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Kubernetes容器跨主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
相關(guān)文章
CentOS?8.2?k8s?基礎(chǔ)環(huán)境配置
這篇文章主要介紹了CentOS?8.2?k8s?基礎(chǔ)環(huán)境配置,本文給大家介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下2022-10-10Kubernetes?權(quán)限管理認(rèn)證鑒權(quán)詳解
這篇文章主要為大家介紹了Kubernetes?權(quán)限管理認(rèn)證鑒權(quán)詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2022-11-11Rainbond自動(dòng)部署初始化Schema的數(shù)據(jù)庫(kù)步驟教程
這篇文章主要為大家介紹了Rainbond自動(dòng)部署初始化Schema的數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)程,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2022-04-04Rainbond對(duì)前端項(xiàng)目Vue及React的持續(xù)部署
這篇文章主要為大家介紹了Rainbond對(duì)前端項(xiàng)目Vue及React的持續(xù)部署,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2022-04-04k8s?service?nodePort無(wú)法訪問(wèn)的問(wèn)題解決
今天有一個(gè)項(xiàng)目做service nodeport轉(zhuǎn)發(fā),結(jié)果設(shè)置完之后發(fā)現(xiàn)外網(wǎng)訪問(wèn)失敗,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于k8s?service?nodePort無(wú)法訪問(wèn)的問(wèn)題解決,文中通過(guò)圖文介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2023-01-01php redis擴(kuò)展支持scan命令實(shí)現(xiàn)方法
這篇文章主要介紹了php redis擴(kuò)展支持scan命令實(shí)現(xiàn)方法的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2016-10-10k8s編排之StatefulSet知識(shí)點(diǎn)詳解一
這篇文章主要為大家介紹了k8s編排之StatefulSet知識(shí)點(diǎn)的部分詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2023-01-01