集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是 Kubernetes 的核心部分，但是想要準(zhǔn)確了解它的工作原理可是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。 下面列出的是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的的四個(gè)主要問(wèn)題：

我們提供的服務(wù)有：做網(wǎng)站、網(wǎng)站設(shè)計(jì)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、網(wǎng)站優(yōu)化、網(wǎng)站認(rèn)證、大峪ssl等。為數(shù)千家企事業(yè)單位解決了網(wǎng)站和推廣的問(wèn)題。提供周到的售前咨詢和貼心的售后服務(wù)，是有科學(xué)管理、有技術(shù)的大峪網(wǎng)站制作公司

1. 高度耦合的容器間通信：這個(gè)已經(jīng)被 Pods 和 ?localhost ?通信解決了。
2. Pod 間通信：這個(gè)是本文檔的重點(diǎn)要講述的。
3. Pod 和服務(wù)間通信：這個(gè)已經(jīng)在服務(wù)里講述過(guò)了。
4. 外部和服務(wù)間通信：這也已經(jīng)在服務(wù)講述過(guò)了。

Kubernetes 的宗旨就是在應(yīng)用之間共享機(jī)器。 通常來(lái)說(shuō)，共享機(jī)器需要兩個(gè)應(yīng)用之間不能使用相同的端口，但是在多個(gè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)者之間 去大規(guī)模地協(xié)調(diào)端口是件很困難的事情，尤其是還要讓用戶暴露在他們控制范圍之外的集群級(jí)別的問(wèn)題上。

動(dòng)態(tài)分配端口也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)很多復(fù)雜度 - 每個(gè)應(yīng)用都需要設(shè)置一個(gè)端口的參數(shù)， 而 API 服務(wù)器還需要知道如何將動(dòng)態(tài)端口數(shù)值插入到配置模塊中，服務(wù)也需要知道如何找到對(duì)方等等。 與其去解決這些問(wèn)題，Kubernetes 選擇了其他不同的方法。

如何實(shí)現(xiàn) Kubernetes 的網(wǎng)絡(luò)模型 

有很多種方式可以實(shí)現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)模型，本文檔并不是對(duì)各種實(shí)現(xiàn)技術(shù)的詳細(xì)研究， 但是希望可以作為對(duì)各種技術(shù)的詳細(xì)介紹，并且成為你研究的起點(diǎn)。

接下來(lái)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是按照首字母排序，順序本身并無(wú)其他意義。

ACI

Cisco Application Centric Infrastructure 提供了一個(gè)集成覆蓋網(wǎng)絡(luò)和底層 SDN 的解決方案來(lái)支持容器、虛擬機(jī)和其他裸機(jī)服務(wù)器。 ACI 為 ACI 提供了容器網(wǎng)絡(luò)集成。 點(diǎn)擊這里查看概述。

Antrea

Antrea 項(xiàng)目是一個(gè)開(kāi)源的聯(lián)網(wǎng)解決方案，旨在成為 Kubernetes 原生的網(wǎng)絡(luò)解決方案。它利用 Open vSwitch 作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平面。 Open vSwitch 是一個(gè)高性能可編程的虛擬交換機(jī)，支持 Linux 和 Windows 平臺(tái)。 Open vSwitch 使 Antrea 能夠以高性能和高效的方式實(shí)現(xiàn) Kubernetes 的網(wǎng)絡(luò)策略。 借助 Open vSwitch 可編程的特性，Antrea 能夠在 Open vSwitch 之上實(shí)現(xiàn)廣泛的聯(lián)網(wǎng)、安全功能和服務(wù)。

Kubernetes 的 AWS VPC CNI

AWS VPC CNI 為 Kubernetes 集群提供了集成的 AWS 虛擬私有云（VPC）網(wǎng)絡(luò)。該 CNI 插件提供了高吞吐量和可用性，低延遲以及最小的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)。 此外，用戶可以使用現(xiàn)有的 AWS VPC 網(wǎng)絡(luò)和安全最佳實(shí)踐來(lái)構(gòu)建 Kubernetes 集群。 這包括使用 VPC 流日志、VPC 路由策略和安全組進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量隔離的功能。

使用該 CNI 插件，可使 Kubernetes Pod 擁有與在 VPC 網(wǎng)絡(luò)上相同的 IP 地址。 CNI 將 AWS 彈性網(wǎng)絡(luò)接口（ENI）分配給每個(gè) Kubernetes 節(jié)點(diǎn)，并將每個(gè) ENI 的輔助 IP 范圍用于該節(jié)點(diǎn)上的 Pod 。 CNI 包含用于 ENI 和 IP 地址的預(yù)分配的控件，以便加快 Pod 的啟動(dòng)時(shí)間，并且能夠支持多達(dá) 2000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型集群。

此外，CNI 可以與 用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)策略的 Calico 一起運(yùn)行。 AWS VPC CNI 項(xiàng)目是開(kāi)源的，請(qǐng)查看 GitHub 上的文檔。

Kubernetes 的 Azure CNI

Azure CNI 是一個(gè)開(kāi)源插件， 將 Kubernetes Pods 和 Azure 虛擬網(wǎng)絡(luò)（也稱為 VNet）集成在一起，可提供與 VM 相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)性能。 Pod 可以通過(guò) Express Route 或者 站點(diǎn)到站點(diǎn)的 VPN 來(lái)連接到對(duì)等的 VNet ， 也可以從這些網(wǎng)絡(luò)來(lái)直接訪問(wèn) Pod。Pod 可以訪問(wèn)受服務(wù)端點(diǎn)或者受保護(hù)鏈接的 Azure 服務(wù)，比如存儲(chǔ)和 SQL。 你可以使用 VNet 安全策略和路由來(lái)篩選 Pod 流量。 該插件通過(guò)利用在 Kubernetes 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口上預(yù)分配的輔助 IP 池將 VNet 分配給 Pod 。

Azure CNI 可以在 Azure Kubernetes Service (AKS) 中獲得。

Calico

Calico 是一個(gè)開(kāi)源的聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)安全方案， 用于基于容器、虛擬機(jī)和本地主機(jī)的工作負(fù)載。 Calico 支持多個(gè)數(shù)據(jù)面，包括：純 Linux eBPF 的數(shù)據(jù)面、標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)面 以及 Windows HNS 數(shù)據(jù)面。Calico 在提供完整的聯(lián)網(wǎng)堆棧的同時(shí)，還可與 云驅(qū)動(dòng) CNIs 聯(lián)合使用，以保證網(wǎng)絡(luò)策略實(shí)施。

Cilium 

Cilium 是一個(gè)開(kāi)源軟件，用于提供并透明保護(hù)應(yīng)用容器間的網(wǎng)絡(luò)連接。 Cilium 支持 L7/HTTP，可以在 L3-L7 上通過(guò)使用與網(wǎng)絡(luò)分離的基于身份的安全模型尋址來(lái)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)策略， 并且可以與其他 CNI 插件結(jié)合使用。

華為的 CNI-Genie

CNI-Genie 是一個(gè) CNI 插件， 可以讓 Kubernetes 在運(yùn)行時(shí)使用不同的網(wǎng)絡(luò)模型的 實(shí)現(xiàn)同時(shí)被訪問(wèn)。 這包括以 CNI 插件運(yùn)行的任何實(shí)現(xiàn)，比如 Flannel、 Calico、 Weave-net。

CNI-Genie 還支持將多個(gè) IP 地址分配給 Pod， 每個(gè)都來(lái)自不同的 CNI 插件。

cni-ipvlan-vpc-K8S

cni-ipvlan-vpc-k8s 包含了一組 CNI 和 IPAM 插件來(lái)提供一個(gè)簡(jiǎn)單的、本地主機(jī)、低延遲、高吞吐量 以及通過(guò)使用 Amazon 彈性網(wǎng)絡(luò)接口（ENI）并使用 Linux 內(nèi)核的 IPv2 驅(qū)動(dòng)程序 以 L2 模式將 AWS 管理的 IP 綁定到 Pod 中， 在 Amazon Virtual Private Cloud（VPC）環(huán)境中為 Kubernetes 兼容的網(wǎng)絡(luò)堆棧。

這些插件旨在直接在 VPC 中進(jìn)行配置和部署，Kubelets 先啟動(dòng)， 然后根據(jù)需要進(jìn)行自我配置和擴(kuò)展它們的 IP 使用率，而無(wú)需經(jīng)常建議復(fù)雜的管理 覆蓋網(wǎng)絡(luò)、BGP、禁用源/目標(biāo)檢查或調(diào)整 VPC 路由表以向每個(gè)主機(jī)提供每個(gè)實(shí)例子網(wǎng)的 復(fù)雜性（每個(gè) VPC 限制為50-100個(gè)條目）。 簡(jiǎn)而言之，cni-ipvlan-vpc-k8s 大大降低了在 AWS 中大規(guī)模部署 Kubernetes 所需的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。

Coil

Coil 是一個(gè)為易于集成、提供靈活的出站流量網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的 CNI 插件。 與裸機(jī)相比，Coil 的額外操作開(kāi)銷低，并允許針對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)的出站流量任意定義 NAT 網(wǎng)關(guān)。

Contiv-VPP

Contiv-VPP 是用于 Kubernetes 的用戶空間、面向性能的網(wǎng)絡(luò)插件，使用 fd.io 數(shù)據(jù)平面。

Contrail/Tungsten Fabric

Contrail 是基于 Tungsten Fabric 的，真正開(kāi)放的多云網(wǎng)絡(luò)虛擬化和策略管理平臺(tái)。 Contrail 和 Tungsten Fabric 與各種編排系統(tǒng)集成在一起，例如 Kubernetes、OpenShift、OpenStack 和 Mesos， 并為虛擬機(jī)、容器或 Pods 以及裸機(jī)工作負(fù)載提供了不同的隔離模式。

DANM

DANM 是一個(gè)針對(duì)在 Kubernetes 集群中運(yùn)行的電信工作負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)解決方案。 它由以下幾個(gè)組件構(gòu)成：

• 能夠配置具有高級(jí)功能的 IPVLAN 接口的 CNI 插件
• 一個(gè)內(nèi)置的 IPAM 模塊，能夠管理多個(gè)、集群內(nèi)的、不連續(xù)的 L3 網(wǎng)絡(luò)，并按請(qǐng)求提供動(dòng)態(tài)、靜態(tài)或無(wú) IP 分配方案
• CNI 元插件能夠通過(guò)自己的 CNI 或通過(guò)將任務(wù)授權(quán)給其他任何流行的 CNI 解決方案（例如 SRI-OV 或 Flannel）來(lái)實(shí)現(xiàn)將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口連接到容器
• Kubernetes 控制器能夠集中管理所有 Kubernetes 主機(jī)的 VxLAN 和 VLAN 接口
• 另一個(gè) Kubernetes 控制器擴(kuò)展了 Kubernetes 的基于服務(wù)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)概念，以在 Pod 的所有網(wǎng)絡(luò)接口上工作

通過(guò)這個(gè)工具集，DANM 可以提供多個(gè)分離的網(wǎng)絡(luò)接口，可以為 Pod 使用不同的網(wǎng)絡(luò)后端和高級(jí) IPAM 功能。

Flannel

Flannel 是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的能夠滿足 Kubernetes 所需要的覆蓋網(wǎng)絡(luò)。已經(jīng)有許多人報(bào)告了使用 Flannel 和 Kubernetes 的成功案例。

Hybridnet 

Hybridnet 是一個(gè)為混合云設(shè)計(jì)的開(kāi)源 CNI 插件， 它為一個(gè)或多個(gè)集群中的容器提供覆蓋和底層網(wǎng)絡(luò)。 Overlay 和 underlay 容器可以在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行， 并具有集群范圍的雙向網(wǎng)絡(luò)連接。

Jaguar

Jaguar 是一個(gè)基于 OpenDaylight 的 Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)源解決方案。 Jaguar 使用 vxlan 提供覆蓋網(wǎng)絡(luò)，而 Jaguar CNIPlugin 為每個(gè) Pod 提供一個(gè) IP 地址。

k-vswitch 

k-vswitch 是一個(gè)基于 Open vSwitch 的簡(jiǎn)易 Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)插件。 它利用 Open vSwitch 中現(xiàn)有的功能來(lái)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)插件，該插件易于操作，高效且安全。

Knitter

Knitter 是一個(gè)支持 Kubernetes 中實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的解決方案。 它提供了租戶管理和網(wǎng)絡(luò)管理的功能。除了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)平面外，Knitter 還包括一組端到端的 NFV 容器網(wǎng)絡(luò)解決方案， 例如為應(yīng)用程序保留 IP 地址、IP 地址遷移等。

Kube-OVN

Kube-OVN 是一個(gè)基于 OVN 的用于企業(yè)的 Kubernetes 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 借助于 OVN/OVS ，它提供了一些高級(jí)覆蓋網(wǎng)絡(luò)功能，例如子網(wǎng)、QoS、靜態(tài) IP 分配、流量鏡像、網(wǎng)關(guān)、 基于 openflow 的網(wǎng)絡(luò)策略和服務(wù)代理。

Kube-router 

Kube-router 是 Kubernetes 的專用網(wǎng)絡(luò)解決方案， 旨在提供高性能和易操作性。 Kube-router 提供了一個(gè)基于 Linux LVS/IPVS 的服務(wù)代理、一個(gè)基于 Linux 內(nèi)核轉(zhuǎn)發(fā)的無(wú)覆蓋 Pod-to-Pod 網(wǎng)絡(luò)解決方案和基于 iptables/ipset 的網(wǎng)絡(luò)策略執(zhí)行器。

L2 networks and linux bridging

如果你具有一個(gè)“啞”的L2網(wǎng)絡(luò)，例如“裸機(jī)”環(huán)境中的簡(jiǎn)單交換機(jī)，則應(yīng)該能夠執(zhí)行與上述 GCE 設(shè)置類似的操作。 請(qǐng)注意，這些說(shuō)明僅是非常簡(jiǎn)單的嘗試過(guò)-似乎可行，但尚未經(jīng)過(guò)全面測(cè)試。 如果你使用此技術(shù)并完善了流程，請(qǐng)告訴我們。

根據(jù) Lars Kellogg-Stedman 的這份非常不錯(cuò)的“Linux 網(wǎng)橋設(shè)備” 使用說(shuō)明來(lái)進(jìn)行操作。

Multus (a Multi Network plugin)

Multus 是一個(gè)多 CNI 插件， 使用 Kubernetes 中基于 CRD 的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象來(lái)支持實(shí)現(xiàn) Kubernetes 多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

Multus 支持所有參考插件（比如： Flannel、 DHCP、 Macvlan ） 來(lái)實(shí)現(xiàn) CNI 規(guī)范和第三方插件（比如： Calico、 Weave、 Cilium、 Contiv）。 除此之外， Multus 還支持 SRIOV、 DPDK、 OVS-DPDK & VPP 的工作負(fù)載， 以及 Kubernetes 中基于云的本機(jī)應(yīng)用程序和基于 NFV 的應(yīng)用程序。

NSX-T

VMware NSX-T 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)虛擬化和安全平臺(tái)。 NSX-T 可以為多云及多系統(tǒng)管理程序環(huán)境提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化，并專注于具有異構(gòu)端點(diǎn)和技術(shù)堆棧的新興應(yīng)用程序框架和體系結(jié)構(gòu)。 除了 vSphere 管理程序之外，這些環(huán)境還包括其他虛擬機(jī)管理程序，例如 KVM、容器和裸機(jī)。

NSX-T Container Plug-in (NCP) 提供了 NSX-T 與容器協(xié)調(diào)器（例如 Kubernetes）之間的結(jié)合， 以及 NSX-T 與基于容器的 CaaS/PaaS 平臺(tái)（例如 Pivotal Container Service（PKS）和 OpenShift）之間的集成。

OVN (開(kāi)放式虛擬網(wǎng)絡(luò))

OVN 是一個(gè)由 Open vSwitch 社區(qū)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源的網(wǎng)絡(luò)虛擬化解決方案。 它允許創(chuàng)建邏輯交換器、邏輯路由、狀態(tài) ACL、負(fù)載均衡等等來(lái)建立不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?nbsp;該項(xiàng)目有一個(gè)特定的Kubernetes插件和文檔 ovn-kubernetes。

Weaveworks 的 Weave Net

Weave Net 是 Kubernetes 及其 托管應(yīng)用程序的彈性且易于使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 Weave Net 可以作為 CNI 插件 運(yùn)行或者獨(dú)立運(yùn)行。 在這兩種運(yùn)行方式里，都不需要任何配置或額外的代碼即可運(yùn)行，并且在兩種情況下， 網(wǎng)絡(luò)都為每個(gè) Pod 提供一個(gè) IP 地址 -- 這是 Kubernetes 的標(biāo)準(zhǔn)配置。

本文名稱：創(chuàng)新互聯(lián)kubernetes教程：Kubernetes集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
標(biāo)題來(lái)源：http://uogjgqi.cn/article/cdddhpc.html