Kubernetes（k8s）CNI（flannel）网络模型原理

目录

• 一、概述
  
• 二、常见的几种CNI插件介绍
  
  
  
  • 1）Flannel（本章讲解）
    
  • 2）Calico
    
  • 3）Romana
    
  • 4）Weave Nets
    
  
  
• 三、Flannel 组件的解释
  
• 四、Flannel网络通信原理实验
  
  
  
  • 1）同节点Pod之间的通信
    
  • 2）不同节点Pod之间的通信
    
  • 3）Pod与Service之间的通信
    
  
  

一、概述

Kubernetes 采用的是基于扁平地址空间的、非NAT的网络模型，每个Pod有自己唯一的IP地址。网络是由CNI(container network interface)插件建立的，而非K8S本身。

二、常见的几种CNI插件介绍

为了使容器之间的通信更加方便，Google 和 CoreOS 主导制定了一个容器网络标准CNI(Conteinre Network Interface) 。

k8s官网：https://kubernetes.io/docs/concepts/cluster-administration/addons/
CNI可允许K8S配置任何CNI插件，常见的CNI插件有以下几种：
1）Flannel（本章讲解）

Flannel是由CoreOS开发的项目，是容器编排系统中最成熟的网络结构示例之一，旨在实现更好的容器间和主机间网络。

与其他方案相比，Flannel相对容易安装和配置。它被打包为单个二进制文件flanneld，许多常见的Kubernetes集群部署工具和许多Kubernetes发行版都可以默认安装Flannel。Flannel可以使用Kubernetes集群的现有etcd集群来使用API存储其状态信息，因此不需要专用的数据存储。

详细参考 https://github.com/coreos/flannel
官网：https://coreos.com/flannel/docs/latest/
文档：https://coreos.com/flannel/docs/latest/kubernetes.html
2）Calico

Calico是Kubernetes生态系统中另一种流行的网络选择，它提供收费的技术支持。虽然Flannel被公认为是最简单的选择，但Calico以其性能、灵活性而闻名。Calico的功能更为全面，更为复杂。它不仅提供主机和pod之间的网络连接，还涉及网络安全和管理。Calico CNI插件在CNI框架内封装了Calico的功能。

详细参考 https://github.com/projectcalico/cni-plugin
3）Romana

Romana是Panic Networks在2016年新提出的开源项目，旨在解决Overlay方案给网络带来的开销。虽然目标和Calico基本一致，但其采取的方法却截然不同，具体项目的发展有待观察。

4）Weave Nets

大家都叫惯了weave，实际上目前该产品的名字叫做Weave Nets。

Weave是由Weaveworks提供的一种插件，它提供的模式是在集群中的节点之间创建网状的overlay网络。与Calico一样，Weave也为Kubernetes集群提供网络策略功能。

三、Flannel 组件的解释

• Cni0：网桥设备，每创建一个pod都会创建一对 veth pair，其中一端是pod中的eth0，另一端是Cni0网桥中的端口 （网卡），Pod中从网卡eth0发出的流量都会发送到Cni0网桥设备的端口（网卡）上，Cni0 设备获得的ip地址是该节 点分配到的网段的第一个地址。
  
• Flannel.1：overlay网络的设备，用来进行vxlan报文的处理（封包和解包），不同node之间的pod数据流量都从 overlay设备以隧道的形式发送到对端。
  

Flannel的系统文件及目录

1. $ find / -name flannel

复制代码

当前node主机IP地址范围

1. $ cat /run/flannel/subnet.env

复制代码

四、Flannel网络通信原理实验

1）同节点Pod之间的通信

在容器启动前，会为容器创建一个虚拟Ethernet接口对，这个接口对类似于管道的两端，其中一端在主机命名空间中，另外一端在容器命名空间中，并命名为eth0。在主机命名空间的接口会绑定到网桥。网桥的地址段会取IP赋值给容器的eth0接口。

【实验】这里利用nodeName特性将Pod调度到相同的node节点上（亲和性），创建两个pod
[code]$ cat >p1.yaml