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网络架构是Kubernetes中较为复杂、让很多用户头疼的方面之一。Kubernetes网络模型本身对某些特定的网络功能有一定要求#xff0c;但在实现方面也具有一定的灵活性。因此#xff0c;业界已有不少不同的网络方案#xff0c;来满足特定的环境和要求。
CNI意为容器网络接…介绍
网络架构是Kubernetes中较为复杂、让很多用户头疼的方面之一。Kubernetes网络模型本身对某些特定的网络功能有一定要求但在实现方面也具有一定的灵活性。因此业界已有不少不同的网络方案来满足特定的环境和要求。
CNI意为容器网络接口它是一种标准的设计为了让用户在容器创建或销毁时都能够更容易地配置容器网络。
Kubernetes 它需要网络插件来提供集群内部和集群外部的网络通信。以下是一些常用的 k8s 网络插件
FlannelFlannel 是最常用的 k8s 网络插件之一它使用了虚拟网络技术来实现容器之间的通信支持多种网络后端如 VXLAN、UDP 和 Host-GW。
CalicoCalico 是一种基于 BGP 的网络插件它使用路由表来路由容器之间的流量支持多种网络拓扑结构并提供了安全性和网络策略功能。
CanalCanal 是一个组合了 Flannel 和 Calico 的网络插件它使用 Flannel 来提供容器之间的通信同时使用 Calico 来提供网络策略和安全性功能。
Weave NetWeave Net 是一种轻量级的网络插件它使用虚拟网络技术来为容器提供 IP 地址并支持多种网络后端如 VXLAN、UDP 和 TCP/IP同时还提供了网络策略和安全性功能。
CiliumCilium 是一种基于 eBPF (Extended Berkeley Packet Filter) 技术的网络插件它使用 Linux 内核的动态插件来提供网络功能如路由、负载均衡、安全性和网络策略等。
ContivContiv 是一种基于 SDN 技术的网络插件它提供了多种网络功能如虚拟网络、网络隔离、负载均衡和安全策略等。
AntreaAntrea 是一种基于 OVS (Open vSwitch) 技术的网络插件它提供了容器之间的通信、网络策略和安全性等功能还支持多种网络拓扑结构。
CNI 网络插件
CNI容器网络接口是一个云原生计算基金会项目它包含了一些规范和库用于编写在 Linux 容器中配置网络接口的一系列插件。CNI 只关注容器的网络连接并在容器被删除时移除所分配的资源。
Kubernetes 使用 CNI 作为网络提供商和 Kubernetes Pod 网络之间的接口。
CNI 插件社区热度
下表总结当前比较活跃的CNI 网络插件项目。 数据收集于2023年7月27日
提供商项目StarsForksFlannelGitHub - flannel-io/flannel: flannel is a network fabric for containers, designed for Kubernetes8.1k2.5kCalicoGitHub - projectcalico/calico: Cloud native networking and network security4.8k1.1kWeaveGitHub - weaveworks/weave: Simple, resilient multi-host containers networking and more.6.5k671CiliumGitHub - cilium/cilium: eBPF-based Networking, Security, and Observability16k2.3k
CNI 使用了哪些网络模型
CNI 网络插件使用封装网络模型例如 Virtual Extensible Lan缩写是 VXLAN或非封装网络模型例如 Border Gateway Protocol缩写是 BGP来实现网络结构。
各个CNI 网络插件支持功能对比
提供商网络模型路线分发网络策略网格外部数据存储Flannel封装 (VXLAN)否否否K8s APICalico封装VXLANIPIP或未封装是是是Etcd 和 K8s APIWeave封装是是是否Cilium封装 (VXLAN)是是是Etcd 和 K8s API
常用名词详解
网络模型封装或未封装。
路由分发一种外部网关协议用于在互联网上交换路由和可达性信息。BGP 可以帮助进行跨集群 pod 之间的网络。此功能对于未封装的 CNI 网络插件是必须的并且通常由 BGP 完成。如果你想构建跨网段拆分的集群路由分发是一个很好的功能。
网络策略Kubernetes 提供了强制执行规则的功能这些规则决定了哪些 service 可以使用网络策略进行相互通信。这是从 Kubernetes 1.7 起稳定的功能可以与某些网络插件一起使用。
网格允许在不同的 Kubernetes 集群间进行 service 之间的网络通信。
外部数据存储具有此功能的 CNI 网络插件需要一个外部数据存储来存储数据。
加密允许加密和安全的网络控制和数据平面。
Ingress/Egress 策略允许你管理 Kubernetes 和非 Kubernetes 通信的路由控制。
什么是封装网络overlay network
此网络模型提供了一个逻辑二层L2网络该网络封装在跨 Kubernetes 集群节点的现有三层L3网络拓扑上。使用此模型你可以为容器提供一个隔离的 L2 网络而无需分发路由。封装网络带来了少量的处理开销以及由于覆盖封装生成 IP header 造成的 IP 包大小增加。封装信息由 Kubernetes worker 之间的 UDP 端口分发交换如何访问 MAC 地址的网络控制平面信息。此类网络模型中常用的封装是 VXLAN、Internet 协议安全性 (IPSec) 和 IP-in-IP。
简单来说这种网络模型在 Kubernetes worker 之间生成了一种扩展网桥其中连接了 pod。
如果你偏向使用扩展 L2 网桥则可以选择此网络模型。此网络模型对 Kubernetes worker 的 L3 网络延迟很敏感。如果数据中心位于不同的地理位置请确保它们之间的延迟较低以避免最终的网络分段。
使用这种网络模型的 CNI 网络插件包括 Flannel、Canal、Weave 和 Cilium。默认情况下Calico 不会使用此模型但你可以对其进行配置。 什么是非封装网络UnderLay network
该网络模型提供了一个 L3 网络用于在容器之间路由数据包。此模型不会生成隔离的 L2 网络也不会产生开销。这些好处的代价是Kubernetes worker 必须管理所需的所有路由分发。该网络模型不使用 IP header 进行封装而是使用 Kubernetes Worker 之间的网络协议来分发路由信息以实现 Pod 连接例如 BGP。
简而言之这种网络模型在 Kubernetes worker 之间生成了一种扩展网络路由器提供了如何连接 Pod 的信息。
如果你偏向使用 L3 网络则可以选择此网络模型。此模型在操作系统级别为 Kubernetes Worker 动态更新路由。对延迟较不敏感。
使用这种网络模型的 CNI 网络插件包括 Calico 和 Cilium。Cilium 可以使用此模型进行配置即使这不是默认模式。
