flannel的网络插件配置
Kubernetes网络通信需要解决以下问题:
(1)容器间通信:同一个Pod内的多个容器间的通信,lo
(2)Pod通信:Pod IP <-直达-> Pod IP
(3)Pod与Service通信:Pod IP <--> Cluster IP
(4)Service与集群外部客户端的通信;(ingress、nodeport、loadbalancer)
kubernetes集群内的网络需要借助网络插件来解决;
CNI:(Container Network Interface)常用的网络插件有:
flannel (部署简单,支持网络地址分配,但不支持网络策略)
calico (部署麻烦,支持网络地址分配,也支持网络策略,而且支持基于BGP协议实现三层网络路由)
canel (flannel与calico的组合)
kube-router (由kubernetes研发的网络插件)
...
我们可以使用flannel的网络分发,需要时也可以借助calico的网络策略。flannel+calico
解决方案:
虚拟网桥:网络叠加方式实现通信;
多路复用: MacVLAN(基于MAC方式创建vlan,为每个虚拟接口分配一个独有的mac地址,使得一个物理网卡等承载多个容器。这样一来,容器就直接使用物理网卡,并基于物理网卡中的mac实现跨节点通信)
硬件交换:SR-IOV(一个网卡,支持能直接在物理机上虚拟出多个接口)
把网络配置文件放在/etc/cni/net.d/目录下,就可以被kubelet识别加载为网络插件使用;
flannel支持多种后端:
VxLAN:虚拟扩展局域网
(1)VxLAN 报文封装
flannel默认使用VxLAN方式来作为后端网络传输方式的;
VxLAN:使用网络叠加方式,通过隧道(主机网卡中的flannel.x,默认为10.244.0.0 255.255.255.255)专门封装隧道协议报文的,而且一旦后端存在被分配到网络地址的pod时,会创建一个cni接口,而且cni的网络地址与flannel在同一网段。可以理解为类似于四层隧道的协议。
VxLAN因为要进行封装多层报文,是额外开销,所以使得性能相对于其他方式较弱一点,但好在可以单独管理一个网络,而且物理网络之间是彼此不相干扰的。
(2)Directrouting 直接路由
若集群过于庞大,则避免不了跨网段通信,或者既想使用VxLAN可以跨网段的特性,又想host-gw的高性能,我们可以设置为Directrouting,使其同网段的用host-gw,不同网段的自动使用VxLAN网络叠加。
Host-gw:host Gateway主机网关
把主机自己的网络接口当作网关使用,使Pod的网络地址能通过此接口对外进行传递信息。
报文通过路由到达对方,而不会通过隧道网络叠加,所以这种比VxLAN性能高一点。
但是这种方式要求个节点必须工作在同一网络中。
UDP:性能比以上都弱一点。
我们也可以将flannel配置为VxLAN + Directrouting方式,若请求端和回应端在同网段,则使用直接路由模式,若不同网段,则自动降级为VxLAN模式。
flannel的配置参数:
Network:flannel使用CIDR格式的网络地址,用于为Pod配置网络功能;
10.244.0.0/16 ->
master:10.244.0.0/24
node01:10.244.1.0/24
...
node255:10.244.255.0/24
10.0.0.0/8
10.0.0.0/24
...
10.255.255.0/24
SubnetLen:把network切分子网络供各节点使用,使用多长的掩码进行切分,默认为24位;
SubnetMin:10.244.10.0/24 表示最小限制,10之前的地址不可以被分配使用;
SubnetMax:10.244.100.0/24 表示最大限制,100之后的地址不可以被分配使用;
Backend:VxLan,host-gw,udp
Vxlan:Vxlan,Directrouting
例:修改flannel的工作模式为VxLAN+Directrouting
注意:若要使修改生效,必须重装flannel插件,此修改最好在搭建K8S集群时做修改,不要在集群使用中做修改,否则会影响到所有使用flannel的后端客户端无法通信。
1.找到flannel的configmap,查看当前flannel的工作模式:
1 kubectl get cm kube-flannel-cfg -n kube-system -o yaml 2 找到如下段: 3 net-conf.json: | 4 { 5 "Network": "10.244.0.0/16", 6 "Backend": { 7 "Type": "vxlan" 8 }
通过在node节点查看路由:
1 [root@k8s-node1 ~]# ip route show 2 default via 192.168.1.1 dev ens33 proto static metric 100 3 10.244.0.0/24 via 10.244.0.0 dev flannel.1 onlink 4 10.244.1.0/24 via 10.244.1.0 dev flannel.1 onlink 5 10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1 6 172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 7 192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.103 metric 100
可以看到,10.244.0.0<-->10.244.1.0是通过flannel.1网卡通信,不管是同网段还是不同网段,显然是通过隧道封装过的。
2.卸载flannel插件,修改配置清单的net-conf.json段,加入Directrouting
1 net-conf.json: | 2 { 3 "Network": "10.244.0.0/16", 4 "Backend": { 5 "Type": "vxlan", 6 "Directrouting": true #默认没有这段,若要修改,必须重装flannel插件!!! 7 }
3.部署修改过的flannel插件:
kubectl apply -f kube-flannel.yaml
4.查看节点路由表:
1 ip route show 2 default via 192.168.1.1 dev ens33 proto static metric 100 3 10.244.0.0/24 via 192.168.1.100 dev ens33 4 10.244.1.0/24 via 192.168.1.102 dev ens33 5 10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1 6 172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1 7 192.168.1.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.1.103 metric 100
可以看出,10.244.0.0<-->10.244.1.0是通过宿主机网卡ens33通信的,明显看出是直接路由,同网段的用cni0接口直接转发,不同网段用ens33接口直接路由。
5.也可以用tcpdump进行抓包进行查看:
tcpdump -i 宿主机网口名称 -nn
若要改为host-gw模式的话,只需将net-conf.json段的type改为host-gw即可,不过也要重装flannel插件,建议部署集群时应慎重考虑要使用哪种模式。
注:host-gw不支持与Directrouting同时工作。