k3s 上的 kube-ovn 轻度体验

kube-ovn 从名字不难看出其是一款云原生的网络产品，将 SDN 等能力带入云原生领域。让 ovn/ovs 的使用更容易，屏蔽了复杂度，降低了使用的难度，并与云原生进行了结合。

借助 OVS/OVN 在 SDN 领域成熟的能力，Kube-OVN 将网络虚拟化的丰富功能带入云原生领域。目前已支持子网管理， 静态 IP 分配，分布式/集中式网关，Underlay/Overlay 混合网络， VPC 多租户网络，跨集群互联网络，QoS 管理， 多网卡管理，ACL 网络控制，流量镜像，ARM 支持， Windows 支持等诸多功能。

安装 k3s

参考官方的准备工作文档，操作系统使用 Ubuntu 20.04 以及 k3s v1.23.8+k3s2。

在安装之前确保 /etc/cni/net.d/ 目录内容为空，不为空则清空其下的所有文件。kube-ovn 本身通过实现 cni 来管理网络。

在安装 k3s 需要禁用 k3s 默认的网络策略控制器和flannel 的后端（默认是 VXLAN）：

export INSTALL_K3S_VERSION=v1.23.8+k3s1
curl -sfL https://get.k3s.io | sh -s - --flannel-backend=none --disable-network-policy --disable=traefik --write-kubeconfig-mode 644 --write-kubeconfig ~/.kube/config

为了节省资源，我也禁用了 traefik Ingress 控制器。

此时检查 pod 会发现都处于 Pending 状态，这是因为还没安装 CNI。

kubectl get po -A
NAMESPACE     NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   local-path-provisioner-6c79684f77-llvhk   0/1     Pending   0          11s
kube-system   metrics-server-7cd5fcb6b7-kxm5j           0/1     Pending   0          11s
kube-system   coredns-d76bd69b-jd6gm                    0/1     Pending   0          11s

检查 node 提示 container runtime network not ready: NetworkReady=false reason:NetworkPluginNotReady message:Network plugin returns error: cni plugin not initialized。

接下来就是安装 kube-ovn 了。

安装 kube-ovn

kube-ovn 的安装使用官方提供一键安装脚本：

wget https://raw.githubusercontent.com/kubeovn/kube-ovn/release-1.10/dist/images/install.sh

查看脚本中的配置：

REGISTRY="kubeovn"                     # 镜像仓库地址
VERSION="v1.10.6"                      # 镜像版本/Tag
POD_CIDR="10.16.0.0/16"                # 默认子网 CIDR 不要和 SVC/NODE/JOIN CIDR 重叠
SVC_CIDR="10.96.0.0/12"                # 需要和 apiserver 的 service-cluster-ip-range 保持一致
JOIN_CIDR="100.64.0.0/16"              # Pod 和主机通信网络 CIDR，不要和 SVC/NODE/POD CIDR 重叠 
LABEL="node-role.kubernetes.io/master" # 部署 OVN DB 节点的标签
IFACE=""                               # 容器网络所使用的的宿主机网卡名，如果为空则使用 Kubernetes 中的 Node IP 所在网卡
TUNNEL_TYPE="geneve"                   # 隧道封装协议，可选 geneve, vxlan 或 stt，stt 需要单独编译 ovs 内核模块

k3s 的默认 POD 和 SVC CIDR 分别是：10.42.0.0/16 和 10.43.0.0/16，可以在安装时通过参数 --cluster-cidr 和 --service-cidr 分别进行设置。上面，安装 k3s 时使用了的默认配置，因此需要修改 install.sh 中的配置。

POD_CIDR="10.42.0.0/16"
POD_GATEWAY="10.42.0.1"
SVC_CIDR="10.43.0.0/12"

修改之后，运行脚本安装：

bash install.sh

确认所有 pod 启动并运行：

kubectl get po -A
NAMESPACE     NAME                                      READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kube-system   ovs-ovn-trqk5                             1/1     Running   0          2m37s
kube-system   kube-ovn-monitor-5f8f5dbfc-plfrq          1/1     Running   0          108s
kube-system   kube-ovn-controller-67bbd54575-2n87d      1/1     Running   0          108s
kube-system   ovn-central-644fbb8467-xtrjc              1/1     Running   0          2m37s
kube-system   kube-ovn-cni-glcfw                        1/1     Running   0          108s
kube-system   kube-ovn-pinger-2k72d                     1/1     Running   0          71s
kube-system   local-path-provisioner-6c79684f77-jh2zh   1/1     Running   0          71s
kube-system   coredns-d76bd69b-w28rg                    1/1     Running   0          37s
kube-system   metrics-server-7cd5fcb6b7-8jgdm           1/1     Running   0          36s

检查 kube-system 下的 DaemonSet 类型应用，运行在各个 node 上负责 ovs/ovn、CNI 和网络检查 ping。

kubectl get ds -n kube-system
NAME              DESIRED   CURRENT   READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   NODE SELECTOR            AGE
ovs-ovn           1         1         1       1            1           kubernetes.io/os=linux   3m14s
kube-ovn-cni      1         1         1       1            1           kubernetes.io/os=linux   2m25s
kube-ovn-pinger   1         1         1       1            1           kubernetes.io/os=linux   2m25s

至此 kube-ovn 就安装完成了，下面简单体验下 kube-ovn 的功能。

体验

子网

前面介绍 kube-ovn 安装时提到了子网，子网 是 kube-ovn 的核心概念。

Kube-OVN 会以子网来组织 IP 和网络配置，每个 Namespace 可以归属于特定的子网， Namespace 下的 Pod 会自动从所属的子网中获取 IP 并共享子网的网络配置（CIDR，网关类型，访问控制，NAT控制等）。

我们部署一个 pod，可以看到 k3s 从 kube-ovn 的默认子网中分配 IP 地址。所有没有设置子网的 namespace 的 pod IP 地址都位于该网段。

kubectl run pipy --image flomesh/pipy:latest -n default

kubectl get po -o wide -n default
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
pipy   1/1     Running   0          41s   10.42.0.10   ubuntu-dev1   <none>           <none>

我们手动创建一个 namespace 和新的子网：

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  creationTimestamp: null
  name: another
---
apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Subnet
metadata:
  name: another-subnet
spec:
  protocol: IPv4
  cidrBlock: 10.66.0.0/16
  excludeIps:
  - 10.66.0.1
  gateway: 10.66.0.1
  gatewayType: distributed
  natOutgoing: true
  namespaces:
  - another
EOF

接下来验证一下，在 another namespace 下创建新的 pod：

kubectl run curl --image rancher/curl --command sleep 1d -n another

kubectl get po -o wide -n another
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE          NOMINATED NODE   READINESS GATES
curl   1/1     Running   0          14s   10.66.0.11   ubuntu-dev1   <none>           <none>

可以看到 pod curl 从新的子网中获取了 IP 地址，试着访问之前创建的 pod：

kubectl exec -it curl -n another -- curl -i 10.42.0.10:8080
HTTP/1.1 200 OK
content-length: 11
connection: keep-alive

Hi, there!

不同的子网有什么用呢？试想这样的场景，有两个 namespace another 和 default。要禁止 annother 中的 pod 对 default 中pod 的访问，第一时间想到的是 Kubernetes 的 Network Policy，或者借助其他的应用，比如之前介绍的 使用 Cilium 增强 Kubernetes 网络安全（也是网络内核层的实现），或者服务网格的访问控制。

但现在既然用 kube-ovn，可以使用 ovn 的 ACL 规则。

子网 ACL

接下来，更新默认子网的设置，添加 ACL 规则：

kubectl apply -f - <<EOF
apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Subnet
metadata:
  name: ovn-default
spec:
  cidrBlock: 10.42.0.0/16
  default: true
  excludeIps:
  - 10.42.0.1
  gateway: 10.42.0.1
  gatewayType: distributed
  natOutgoing: true
  protocol: IPv4
  provider: ovn
  vpc: ovn-cluster
  acls:
  - action: drop
    direction: from-lport
    match: ip4.src == 10.66.0.0/16 && ip
    priority: 1002    
EOF

这段 ACL 规则表示：丢弃（action: drop）来自（direction: from-lport）10.66.0.0/16 网段（match: ip4.src == 10.66.0.0/16 && ip）的包，更多规则说明参考 ACL 规则文档。

此时再次访问，但是这回加上连接超时，因为不想等太久：

kubectl exec -it curl -n another -- curl -i --connect-timeout 5 10.42.0.10:8080
curl: (28) Connection timed out after 5000 milliseconds
command terminated with exit code 28

another namespace 下的 pod 无法访问到 default 下的 pod，符合预期。

总结

这篇仅仅展示了 kube-ovn 很基础的功能，基于 ovs/ovn 的强大能力，kube-ovn 还提供了其他更强大的功能，有兴趣的同学可以去参考官方的使用指南。

貌似应该要好好看看 ovs/ovn 了。

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