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概念

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网络插件

FEATURE STATE: Kubernetes v1.18 alpha
该功能目前处于 alpha 状态，意味着：

  • 版本名称包含 alpha（例如 v1alpha1）。
  • 可能存在问题，启用该功能可能会暴露 bug。默认情况下被禁用。
  • 对该功能的支持可能在任何时候被取消，而不另行通知。
  • API 可能会在以后的软件版本中以不兼容的方式被更改，而不另行通知。
  • 建议仅在短期测试集群中使用该功能，这是因为使用该功能会增加出现 bug 的风险，而且缺乏长期支持。
警告： Alpha 特性迅速变化。

Kubernetes中的网络插件有几种类型：

  • CNI 插件： 遵守 appc/CNI 规约，为互操作性设计。
  • Kubenet 插件：使用 bridge 和 host-local CNI 插件实现了基本的 cbr0。

安装

kubelet 有一个单独的默认网络插件，以及一个对整个集群通用的默认网络。 它在启动时探测插件，记住找到的内容，并在 pod 生命周期的适当时间执行所选插件（这仅适用于 Docker，因为 rkt 管理自己的 CNI 插件）。 在使用插件时，需要记住两个 Kubelet 命令行参数：

  • cni-bin-dir： Kubelet 在启动时探测这个目录中的插件
  • network-plugin： 要使用的网络插件来自 cni-bin-dir。它必须与从插件目录探测到的插件报告的名称匹配。对于 CNI 插件，其值为 “cni”。

网络插件要求

除了提供NetworkPlugin 接口来配置和清理 pod 网络之外，该插件还可能需要对 kube-proxy 的特定支持。 iptables 代理显然依赖于 iptables，插件可能需要确保 iptables 能够监控容器的网络通信。 例如，如果插件将容器连接到 Linux 网桥，插件必须将 net/bridge/bridge-nf-call-iptables 系统参数设置为1，以确保 iptables 代理正常工作。 如果插件不使用 Linux 网桥（而是类似于 Open vSwitch 或者其它一些机制），它应该确保为代理对容器通信执行正确的路由。

默认情况下，如果未指定 kubelet 网络插件，则使用 noop 插件，该插件设置 net/bridge/bridge-nf-call-iptables=1，以确保简单的配置（如带网桥的 Docker ）与 iptables 代理正常工作。

CNI

通过给 Kubelet 传递 --network-plugin=cni 命令行选项来选择 CNI 插件。 Kubelet 从 --cni-conf-dir （默认是 /etc/cni/net.d） 读取文件并使用该文件中的 CNI 配置来设置每个 pod 的网络。 CNI 配置文件必须与 CNI 规约匹配，并且配置引用的任何所需的 CNI 插件都必须存在于 --cni-bin-dir（默认是 /opt/cni/bin）。

如果这个目录中有多个 CNI 配置文件，则使用按文件名的字典顺序排列的第一个配置文件。

除了配置文件指定的 CNI 插件外，Kubernetes 还需要标准的 CNI lo 插件，最低版本是0.2.0。

支持 hostPort

CNI 网络插件支持 hostPort。 您可以使用官方 portmap 插件，它由 CNI 插件团队提供，或者使用您自己的带有 portMapping 功能的插件。

如果你想要启动 hostPort 支持，则必须在 cni-conf-dir 指定 portMappings capability。 例如：

{
  "name": "k8s-pod-network",
  "cniVersion": "0.3.0",
  "plugins": [
    {
      "type": "calico",
      "log_level": "info",
      "datastore_type": "kubernetes",
      "nodename": "127.0.0.1",
      "ipam": {
        "type": "host-local",
        "subnet": "usePodCidr"
      },
      "policy": {
        "type": "k8s"
      },
      "kubernetes": {
        "kubeconfig": "/etc/cni/net.d/calico-kubeconfig"
      }
    },
    {
      "type": "portmap",
      "capabilities": {"portMappings": true}
    }
  ]
}

支持流量整形

CNI 网络插件还支持 pod 入口和出口流量整形。 您可以使用 CNI 插件团队提供的 bandwidth 插件， 也可以使用您自己的具有带宽控制功能的插件。

如果您想要启用流量整形支持，你必须将 bandwidth 插件添加到 CNI 配置文件 （默认是 /etc/cni/net.d）。

{
  "name": "k8s-pod-network",
  "cniVersion": "0.3.0",
  "plugins": [
    {
      "type": "calico",
      "log_level": "info",
      "datastore_type": "kubernetes",
      "nodename": "127.0.0.1",
      "ipam": {
        "type": "host-local",
        "subnet": "usePodCidr"
      },
      "policy": {
        "type": "k8s"
      },
      "kubernetes": {
        "kubeconfig": "/etc/cni/net.d/calico-kubeconfig"
      }
    },
    {
      "type": "bandwidth",
      "capabilities": {"bandwidth": true}
    }
  ]
}

现在，您可以将 kubernetes.io/ingress-bandwidth 和 kubernetes.io/egress-bandwidth 注解添加到 pod 中。 例如：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  annotations:
    kubernetes.io/ingress-bandwidth: 1M
    kubernetes.io/egress-bandwidth: 1M
...

kubenet

Kubenet 是一个非常基本的、简单的网络插件，仅适用于 Linux。 它本身并不实现更高级的功能，如跨节点网络或网络策略。 它通常与云驱动一起使用，云驱动为节点间或单节点环境中的通信设置路由规则。

Kubenet 创建名为 cbr0 的网桥，并为每个 pod 创建了一个 veth 对，每个 pod 的主机端都连接到 cbr0。 这个 veth 对的 pod 端会被分配一个 IP 地址，该 IP 地址隶属于节点所被分配的 IP 地址范围内。节点的 IP 地址范围则通过配置或控制器管理器来设置。 cbr0 被分配一个 MTU，该 MTU 匹配主机上已启用的正常接口的最小 MTU。

使用此插件还需要一些其他条件：

  • 需要标准的 CNI bridge、lo 以及 host-local 插件，最低版本是0.2.0。Kubenet 首先在 /opt/cni/bin 中搜索它们。 指定 cni-bin-dir 以提供其它的搜索路径。首次找到的匹配将生效。
  • Kubelet 必须和 --network-plugin=kubenet 参数一起运行，才能启用该插件。
  • Kubelet 还应该和 --non-masquerade-cidr=<clusterCidr> 参数一起运行，以确保超出此范围的 IP 流量将使用 IP 伪装。
  • 节点必须被分配一个 IP 子网，通过kubelet 命令行的 --pod-cidr 选项或控制器管理器的命令行选项 --allocate-node-cidrs=true --cluster-cidr=<cidr> 来设置。

自定义 MTU（使用 kubenet）

要获得最佳的网络性能，必须确保 MTU 的取值配置正确。 网络插件通常会尝试推断出一个合理的 MTU，但有时候这个逻辑不会产生一个最优的 MTU。 例如，如果 Docker 网桥或其他接口有一个小的 MTU, kubenet 当前将选择该 MTU。 或者如果您正在使用 IPSEC 封装，则必须减少 MTU，并且这种计算超出了大多数网络插件的能力范围。

如果需要，您可以使用 network-plugin-mtu kubelet 选项显式的指定 MTU。 例如：在 AWS 上 eth0 MTU 通常是 9001，因此您可以指定 --network-plugin-mtu=9001。 如果您正在使用 IPSEC ，您可以减少它以允许封装开销，例如 --network-plugin-mtu=8873。

此选项会传递给网络插件； 当前 仅 kubenet 支持 network-plugin-mtu。

使用总结

  • --network-plugin=cni 用来表明我们要使用 cni 网络插件，实际的 CNI 插件可执行文件位于 --cni-bin-dir（默认是 /opt/cni/bin）下， CNI 插件配置位于 --cni-conf-dir（默认是 /etc/cni/net.d）下。
  • --network-plugin=kubenet 用来表明我们要使用 kubenet 网络插件，CNI bridge 和 host-local 插件位于 /opt/cni/bin 或 cni-bin-dir 中。
  • --network-plugin-mtu=9001 指定了我们使用的 MTU，当前仅被 kubenet 网络插件使用。

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