良许Linux教程网 干货合集 详解Kubernetes中的网络类型

详解Kubernetes中的网络类型

随着Kubernetes王者时代的到来,计算、网络、存储、安全是Kubernetes绕不开的话题,本次主要分享Kubernetes中的网络类型,,后续还会有Kubernetes其它方面的分享。

详解Kubernetes中的网络类型

Pod内容器之间的通信:localhost

在同一个pod内由pause镜像启动的容器。所有运行于同一个Pod内的容器与同一主机上的多个进程类似,彼此之间可通过lo接口完成交互。

Kubernetes 网络类型Kubernetes 网络类型
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同一node上的Pod之间的通信:overlay network

同一个Node内的不同Pod之间可以直接采用对方Pod的IP地址通信,而且不需要使用其他发现机制,例如DNS、Consul或者etcd。

Pod1和Pod2都是通信veth:pair连接到同一个docker0网桥上,它们的IP地址IP1、IP2都是从docker0网段上动态获取的,它们和网桥本身的IP3是同一个网段的。由于Pod1和Pod2处于同一局域网内,它们之间可以通过docker0作为路由量进行通信。

Kubernetes 网络类型Kubernetes 网络类型
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不同node上的Pod之间的通信:iptables规则

在Kubernetes的网络世界中,Pod之间假设是通过访问对方的Pod IP进行通信的,而不同Node之间的通信只能通过Node的物理网卡进行,Pod的IP地址是由各Node上的docker0网桥动态分配的。我们想要实现跨Node的Pod之间的通信,至少需要满足下面三个条件:

知道Pod IP 和Node IP之间的映射关系,通过Node IP转发到Pod IP;

在整个Kubernetes集群中对Pod的IP分配不能出现冲突;

从Pod中发出的数据包不应该进行NAT地址转换。

Kubernetes会记录所有正在运行的Pod的IP分配信息,并将这些信息保存到etcd中(作为Service的Endpoint),这样我们就可以知道PodIP和Node IP之间的映射关系。

以Flannel为例,Flannel实现的容器的跨主机通信通过如下过程实现:

每个主机上安装并运行etcd和flannel;

在etcd中规划配置所有主机的docker0子网范围;

每个主机上的flanneld根据etcd中的配置,为本主机的docker0分配子网,保证所有主机上的docker0网段不重复,并将结果(即本主机上的docker0子网信息和本主机IP的对应关系)存入etcd库中,这样etcd库中就保存了所有主机上的docker子网信息和本主机IP的对应关系;

当需要与其他主机上的容器进行通信时,查找etcd数据库,找到目的容器的子网所对应的outip(目的宿主机的IP);

将原始数据包封装在VXLAN或UDP数据包中,IP层以outip为目的IP进行封装;

由于目的IP是宿主机IP,因此路由是可达的;

VXLAN或UDP数据包到达目的宿主机解封装,解出原始数据包,最终到达目的容器。

Kubernetes 网络类型Kubernetes 网络类型
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Service与Pod间的通信:iptables规则

集群网络需要在启动kube-apiserver时经由“—service-cluster-ip-range”选项进行指定,如10.96.0.0/12,而每个Service对象在此网络中均拥一个称为Cluster-IP的固定地址。

管理员或用户对Service对象的创建或更改操作由API Server存储完成后触发各节点上的kube-proxy,并根据代理模式的不同将其定义为相应节点上的iptables规则或ipvs规则,借此完成从Service的Cluster-IP与Pod-IP之间的报文转发

Kubernetes 网络类型Kubernetes 网络类型
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集群外部到Pod对象之间的通信

将集群外部的流量引入到Pod对象的方式有受限于Pod所在的工作节点范围的节点端口(nodePort)和主机网络(hostNetwork)两种,以及工作于集群级别的NodePort或LoadBalancer类型的Service对象。

即便是四层代理的模式也要经由两级转发才能到达目标Pod资源:请求流量首先到达外部负载均衡器,由其调度至某个工作节点之上,而后再由工作节点的netfilter(kube-proxy)组件上的规则(iptables或ipvs)调度至某个目标Pod对象。

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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