【2023】Kubernetes-网络原理

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【2023】Kubernetes-网络原理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

kubernetes网络模型

Kubernetes网络模型设计的一个基础原则是:每个Pod都拥有一个独立的IP地址,并假定所有Pod都在一个可以直接连通的、扁平的网络空间中。所以不管它们是否运行在同一个Node中,都要求它们可以直接通过对方的IP进行访问。

Kubernetes 的网络模型可以分为以下几个方面:

  • Pod 网络模型:Kubernetes 中最小的调度单元是 Pod,每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址。Pod 网络模型定义了如何为 Pod 分配 IP 地址,并使它们能够在集群内相互通信。

  • Service 网络模型:Kubernetes Service 是一种虚拟的网络抽象层,它为一组 Pod 提供了一个单一的 IP 地址和 DNS 名称。Service 网络模型定义了如何将请求从 Service 路由到后端 Pod。

  • Ingress 网络模型:Kubernetes Ingress 是一种用于将外部流量路由到 Kubernetes Service 的 API 对象。Ingress 网络模型定义了如何将请求从外部路由到正确的 Service。

  • CNI 网络模型:Kubernetes 采用容器网络接口 (CNI) 来实现 Pod 网络。CNI 插件是一个可插拔的网络解决方案,可以支持不同类型的网络,如 Linux bridge、Open vSwitch、flannel 等。

  • Network Policy 网络模型:Kubernetes Network Policy 是一种安全机制,可以定义哪些 Pod 可以访问其他 Pod 和 Service,以及哪些端口可以访问。Network Policy 网络模型定义了如何实现网络策略并确保网络安全。

kubernetes网络实现

为了支持业务应用组件的通信,Kubernetes网络的设计主要致力于解决以下问题:

  • 容器到容器之间的直接通信。
  • 抽象的Pod到Pod之间的通信。
  • Pod到Service之间的通信。
  • 集群内部与外部组件之间的通信。

容器到容器之间通信

Kubernetes 使用容器网络接口 (CNI) 插件来实现 Pod 内的网络。CNI 插件在 Pod 启动时会为该 Pod 分配一个唯一的 IP 地址,并创建一个名为“eth0”的网络接口。每个容器都会连接到该网络接口,从而共享该 IP 地址和网络接口。容器可以通过在本地主机上发送和接收网络数据包来与其他容器进行通信。

Pod之间的通信

Pod 之间的通信主要是通过网络实现的。每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址,Pod 中的容器可以通过该 IP 地址和它们的容器端口相互通信。

Pod到Service之间的通信

Pod 到 Service 之间的通信主要是通过 Service 的代理实现的。Service 是一种虚拟的网络抽象层,为一组 Pod 提供了一个单一的 IP 地址和 DNS 名称。容器可以通过 Service 的 IP 地址和端口访问 Service 代理到的后端 Pod 中的容器。

假设有一个 Kubernetes 集群,其中有两个 Pod,每个 Pod 中都运行了一个简单的 Web 服务器容器,并且我们需要为这两个 Pod 创建一个 Service。我们可以使用以下 YAML 文件来创建这个 Service:

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: web-service
spec:
  selector:
    app: web
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP

它的 selector 为“app: web”,表示它将代理所有带有“app=web”的标签的 Pod。该 Service 监听了端口 80,并将所有来自该端口的请求转发到 Pod 中的容器的端口 80。

集群内部与外部组件之间的通信

集群外部的通信可以使用 Kubernetes 的 Ingress 资源来实现。Ingress 允许将外部请求路由到集群内部的 Service。与 Service 相比,Ingress 提供了更多的功能,如负载均衡、HTTPS 和基于主机名的路由等。在使用 Ingress 之前,必须先安装和配置 Ingress 控制器,例如 Nginx、Traefik 或 Istio 等。

【2023】Kubernetes-网络原理

开源容器网络方案

Flannel

Flannel 的实现原理基于 Linux 内核中的虚拟网络设备和路由表。

在 Flannel 中,每个节点(Node)都会运行一个叫做 flanneld 的守护进程,它负责为节点上的容器分配 IP 地址并建立网络通信。具体来说,Flannel 实现的过程如下:

Flannel 在每个节点上启动时,会创建一个名为 flannel0 的虚拟网络设备,该设备是一个 Layer 2 网桥。

每个节点都会被分配一个唯一的 Subnet,例如 10.1.0.0/16、10.2.0.0/16 等,这些 Subnet 通过 etcd 存储在集群中。

当容器需要创建网络连接时,Flannel 会从 Subnet 中选择一个未被分配的 IP 地址,并将其分配给容器。

为了实现跨节点通信,Flannel 还会为每个节点创建一个虚拟网络设备,例如 flannel.1、flannel.2 等,用于连接不同节点的网络。当两个节点需要通信时,它们会在各自的虚拟网络设备中创建一个对应的 VXLAN Tunnel,并通过该 Tunnel 互相发送网络数据包。

Flannel 还会修改节点的路由表,将目标 IP 地址为集群内其他节点的 IP 地址的流量转发到对应的 VXLAN Tunnel 中。这样,当一个容器需要访问另一个节点上的容器时,数据包会先通过节点本地的虚拟网络设备转发到目标节点的虚拟网络设备,然后再通过 VXLAN Tunnel 到达目标节点上的容器。

它能实现以下两点:

(1)它能协助Kubernetes,给每一个Node上的Docker容器都分配互不冲突的IP地址。
(2)它能在这些IP地址之间建立一个覆盖网络(Overlay Network),通过这个覆盖网络,将数据包原封不动地传递到目标容器内。

Calico

Calico是一个基于BGP的纯三层的网络方案,与OpenStack、Kubernetes、AWS、GCE等云平台都能够良好地集成。

Calico在每个计算节点都利用Linux Kernel实现了一个高效的vRouter来负责数据转发。每个vRouter都通过BGP1协议把在本节点上运行的容器的路由信息向整个Calico网络广播,并自动设置到达其他节点的路由转发规则。

Calico保证所有容器之间的数据流量都是通过IP路由的方式完成互联互通的。

Calico节点组网时可以直接利用数据中心的网络结构(L2或者L3),不需要额外的NAT、隧道或者Overlay Network,没有额外的封包解包,能够节约CPU运算,提高网络效率。

Calico基于iptables还提供了丰富的网络策略,实现了Kubernetes的Network Policy策略,提供容器间网络可达性限制的功能。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-407937.html

到了这里,关于【2023】Kubernetes-网络原理的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • Kubernetes网络模型概述

    Kubernetes网络模型设计的一个基础原则是:每个Pod都拥有一个独立的IP地址,并假定所有Pod都在一个可以直接连通的、扁平的网络空间中。所以不管这些Pod是否运行在同一个Node中,都要求它们可以直接通过对方的IP进行访问。由于Kubernetes的网络模型假设Pod之间访问时使用的是对

    2024年01月18日
    浏览(37)
  • 2023年Kubernetes版本的选用对比指南

    Kubernetes版本表示为xyz,其中x是主要版本,y是次要版本,z是补丁版本 简单来讲,kubernetes项目存在3类分支(branch),分别为master,release-X.Y,release-X.Y.Z。master分支上的代码是最新的,每隔2周会生成一个发布版本(release),由新到旧以此为master--alpha--beta--Final release,这当中存在一些

    2024年02月07日
    浏览(28)
  • 【解读Kubernetes架构】全面指南,带你掌握Kubernetes的设计原理与构成!

    本文关于 Kubernetes 架构的综合指南旨在通过插图详细解释每个 Kubernetes 组件。 了解 Kubernetes 的架构。 掌握 Kubernetes 的基本概念。 了解 Kubernetes 架构组件。 探索连接这些组件的工作流。 以下 Kubernetes 架构图显示了 Kubernetes 集群的所有组件以及外部系统如何连接到 Kubernetes 集

    2024年04月12日
    浏览(39)
  • Kubernetes Controller原理讲解

    在 K8s 中,用户通过 声明式 API 定义资源的“预期状态”,Controller 则负责监视资源的实际状态,当资源的实际状态和“预期状态”不一致时,Controller 则对系统进行必要的更改,以确保两者一致,这个过程被称之为调谐(Reconcile)。 例如下图中,用户定义了一个 Deployment 资源

    2024年02月01日
    浏览(39)
  • Kubernetes工作原理

      传统部署时代:          早期是在物理服务器上运行应用程序。无法为物理服务器中的应用程序定义资源边界,这会导致资源分配出现问题。例如:如果在物理服务器上运行多个应用程序,则可能会出现一个应用程序占用大部分资源的情况,结果可能会导致其他应用程

    2024年02月13日
    浏览(41)
  • 云原生周刊:Kubernetes v1.28 正式发布 | 2023.8.21

    kurt 一个 Kubernetes 插件,可提供 Kubernetes 集群中重启内容的上下文信息。 Kubean Kubean 是一个基于 kubespray 的 Kubernetes 集群生命周期管理工具。 k8sgpt k8sgpt 是一款用简单的英语扫描 Kubernetes 集群、诊断和分流问题的工具。 它将 SRE 经验编入其分析器中,有助于提取最相关的信息,

    2024年02月11日
    浏览(47)
  • 深入解析Kubernetes的设计与实现原理

    Kubernetes 是一种用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序的开源平台。它通过提供跨主机集群的容器协调和管理服务,实现了高可用性和弹性伸缩的容器集群管理。 Kubernetes 提供以下特点: 自动化部署和复制:Kubernetes 可以自动部署和复制应用程序,确保应用程序高可用

    2024年02月04日
    浏览(27)
  • 云原生周刊:Kubernetes v1.28 新特性一览 | 2023.8.14

    推荐一个 GitHub 仓库:Fast-Kubernetes。 Fast-Kubernetes 是一个涵盖了 Kubernetes 的实验室(LABs)的仓库。它提供了关于 Kubernetes 的各种主题和组件的详细内容,包括 Kubectl、Pod、Deployment、Service、ConfigMap、Volume、PV、PVC、Daemonset、Secret、Affinity、Taint-Toleration、Helm 等。仓库的目标是快速

    2024年02月13日
    浏览(42)
  • 十二、详解Kubernetes存储卷的技术原理

    Kubernetes存储卷是Kubernetes中用于持久化存储数据的一种抽象概念。它们允许容器在不同的Pod之间共享数据,并且可以在Pod重新调度或迁移时保留数据。本文将详细介绍Kubernetes存储卷的原理。 Kubernetes存储卷是为了解决容器化环境下数据持久化的问题而引入的一种抽象概念。在

    2023年04月22日
    浏览(33)
  • Kubernetes 中的服务注册与发现原理分析

    公众号「架构成长指南」,专注于生产实践、云原生、分布式系统、大数据技术分享。 对k8s有点了解技术人员,应该都只知道k8s是有服务注册发现的,今天就分析下这个原理,看看怎么实现的。 服务注册与发现是一种机制,用于在集群中动态地发现和连接不同的服务,比如

    2024年02月05日
    浏览(68)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包