"Kubernetes 网络架构详解"
Kubernetes 网络架构详解是容器集群解决方案中不可避免的话题。作为当下最主流的一种容器集群解决方案,Kubernetes 对网络进行了合理的抽象,并采用了开放的 CNI 模型。在各种容器网络实现中,我们需要了解它们的不同之处和选择标准。
我们需要了解 Kubernetes 的网络发现过程。在早期的 Kubernetes 中,对网络是没有什么标准的。文档中对网络的描述只有很简单的几句话,就是让用户在部署 Kubernetes 之前,预先准备好容器互联的网络解决方案。Kubernetes 只对网络提出设计假设,这三条假设总结起来就是:所有容器都可以和集群里任意其他容器或者主机通信,并且通信双方看到的对方 IP 地址就是实际的地址(即不经过网络地址转换)。
我们需要了解 CNI 标准和它的主流实现。CNI 诞生于 2015 年 4 月,Kubernetes 的 1.1 版本诞生于 2015 年 9 月,之间仅隔 5 个月。CNI 对开发者的约束更少,更开放,不依赖于 Docker 工具,而 CNM 对 Docker 有非常强的依赖,无法作为通用的容器网络标准。
CNI 到底有多简单呢?实现一个 CNI 插件需要的内容包括一个 Json 配置文件和一个可执行的文件(脚本或程序),配置文件描述插件的版本、名称、描述等基本信息,可执行文件就是 CNI 插件本身会在容器需要建立网络和需要销毁容器的时候被调用。当一个 CNI 插件被调用时,它能够通过 6 个环境变量以及 1 个命令行参数(Json 格式文本)来获得需要执行的操作、目标网络 Namespace、容器的网卡必要信息,每个 CNI 插件只需实现两种基本操作:创建网络的 ADD 操作,和删除网络的 DEL 操作(以及一个可选的 VERSION 查看版本操作)。
那么面对这么多的社区 CNI 插件,我们怎样选择呢?直观的说,既然是网络插件,在功能差不多的情况下,我们当然先关心哪个的速度快。我们需要对这些插件进行测试和比较,以选择最合适的解决方案。
常见的网络解决方案有 Weave、Flannel、Calico 和 Romana 等。每种解决方案都有其自己的特点和优势,我们需要根据实际情况选择合适的解决方案。例如,Weave 是一个基于 Overlay 网络的解决方案,提供了高速的网络连接和灵活的网络管理;Flannel 是一个基于 VXLAN 的解决方案,提供了高效的网络连接和简洁的网络管理;Calico 是一个基于 BGP 路由的解决方案,提供了高效的网络连接和灵活的网络管理。
Kubernetes 网络架构详解是一个复杂的话题,但通过了解 CNI 标准和它的主流实现,我们可以更好地选择和使用合适的网络解决方案。