k8s的flannel网络插件配置

hubanbei00的家园 2019-10-31

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:    

kubectl get cm kube-flannel-cfg -n kube-system -o yaml
           找到如下段:
           net-conf.json: |
                {
                    "Network": "10.244.0.0/16",
                    "Backend": {
                        "Type": "vxlan"
                }

            通过在node节点查看路由:

[ ~]# ip route show
                default via 192.168.1.1 dev ens33 proto static metric 100
                10.244.0.0/24 via 10.244.0.0 dev flannel.1 onlink
                10.244.1.0/24 via 10.244.1.0 dev flannel.1 onlink
                10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1
                172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1
                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

net-conf.json: |
                {
                    "Network": "10.244.0.0/16",
                    "Backend": {
                        "Type": "vxlan",
                        "Directrouting": true  #默认没有这段,若要修改,必须重装flannel插件!!!
                }

        3.部署修改过的flannel插件:
                kubectl apply -f kube-flannel.yaml
        4.查看节点路由表:

ip route show
                default via 192.168.1.1 dev ens33 proto static metric 100
                10.244.0.0/24 via 192.168.1.100 dev ens33
                10.244.1.0/24 via 192.168.1.102 dev ens33
                10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1
                172.17.0.0/16 dev docker0 proto kernel scope link src 172.17.0.1
                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。

参考:

https://www.cnblogs.com/Smbands/p/10926996.html

https://blog.csdn.net/weixin_30783913/article/details/97591382

https://www.e-learn.cn/content/qita/2588917

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