k8s 网络通信详解

在Kubernetes（k8s）集群中，网络通信是一个至关重要的方面，因为它允许不同容器和服务之间的无缝交互。K8s的网络模型设计的目标是让每个Pod（一组运行在同一主机上的容器）都拥有一个唯一的IP地址，并且可以直接通过IP进行通信，就像它们是在独立的物理网络上一样。现在我们详细探讨一下这个主题。 我们要理解Kubernetes中的网络命名空间。在Linux操作系统中，每个网络命名空间都代表了一个独立的网络环境，拥有自己的网络设备、路由表和网络配置。在K8s中，每个Pod都会被分配到一个独立的网络命名空间，这意味着Pod内的容器可以像在一个独立的主机上那样直接通信，而无需经过额外的网络层。 在同一个节点上的Pod间通信相对简单，因为它们共享相同的主机网络堆栈。通过使用CNI（Container Network Interface）插件，如Flannel、Calico或Weave等，这些插件会为每个Pod分配一个IP，并建立必要的网络规则，使得Pod可以像常规的Linux进程一样相互通信。通常，这种通信是通过直接的环回接口或Veth对实现的。 跨节点的Pod到Pod通信则更为复杂。K8s采用了一种称为“Service”的抽象概念，它为一组Pod提供了稳定的服务发现和负载均衡。每个Service都有一个虚拟IP（VIP），这个VIP可以在整个集群内被访问。当一个Pod尝试连接到Service时，请求会被路由到Service对应的VIP，然后由kube-proxy组件根据定义的策略（如轮询、最少连接数等）将请求转发到后端的Pod。 K8s还利用了Iptables和Netfilter来实现网络策略，例如Network Policy，允许管理员控制哪些Pod可以互相通信。通过定义Network Policy规则，可以实现安全的微隔离，确保只有授权的流量可以通过网络。 附件中的图像文件（如p1-cross node pod-to-pod communication.gif、p2-cross node pod-to-pod communication.gif等）可能展示了这种通信机制的可视化表示，帮助理解Pod间的通信流程。PDF文件（如An illustrated guide to Kubernetes Networking [Part 1].pdf、An illustrated guide to Kubernetes Networking [Part 2].pdf）可能是详细的指南，深入介绍了K8s网络的工作原理，包括Part 1和Part 2的内容，可能涵盖了Service的创建、网络插件的选择以及Network Policy的使用等方面。 Kubernetes的网络模型通过创新的解决方案实现了容器间的高效通信，同时提供了强大的网络控制和安全策略。了解并掌握这些网络概念对于管理和优化K8s集群至关重要。