k8s的网络类型

一、k8s的通信模式

1、pod内部的容器与容器之间的通信

在同一个pod中的容器共享网络、共享网络，使用同一个网络命名空间，可以直接通信（像本地通信一样）

2、同一个node节点内不同pod之间的通信

每一个pod都有一个全局的真实的IP地址，同一个node节点中的不同pod之间，可以直接使用对方pod的IP地址进行通信，pod之间是通过docker0的网桥进行通信的

3、不同node节点上的pod的通信【核心】

二、cni插件

1、定义

cni插件是一个标准接口，用于容器运行时调用网络插件，配置容器网络，负责设置容器的网络命名空间和IP地址以及路由等一系列参数

2、网络插件（组件）

（1）flannel插件

1）作用

让集群中不同节点的docker容器具有整个集群唯一的虚拟IP地址

overlay网络：在底层物理网络的基础上创建一个逻辑的网络层（二层+三层的集合，二层是物理网络，三层是逻辑上的网络层）。overlay网络也是一种网络虚拟化的技术

2）模式

①UDP模式：默认模式，基于应用层用户态转发，配置简单，但性能最差（一般不用）

??工作原理

（flannel提供路由表，封装以及解封装数据包，经过多次转发，所以性能较差）

基于应用转发，flannel提供路由表，flannel封装数据包以及解封装，每个node节点都有一个flannel虚拟网卡（flnanel.0），负责封装和解封装

??数据流向

②vxlan模式：基于内核转发，适用于小集群（最常用）【面试题】

使用的是overlay的虚拟隧道通信技术，二层+三层的模式

??工作原理

（根据VNI+IP地址找到目标节点的通信地址）

flannel提供路由表，内核封装以及解封装，每个node节点都有一个flannel虚拟网卡（flnanel.1）

??数据流向

VTEP：识别对应的VNI的IP地址

③host-gw模式：配置麻烦，性能最好（很少用）

总结：flannel每个发向容器的数据包进行封装，vxlan通过vtep打包数据，由内核封装数据包再转发到目标的node节点，到目标Node节点后，由内核解封装再发送到目标pod，对性能有一定影响

（2）Calico插件

1）定义

采用直接路由（BGP动态路由）的方式，不需要修改报文，统一直接通过路由表转发，路由表会很复杂，对运行维护的要求较高

2）BGP模式的特点

交换路由信息的外部网关协议，可以连接不同的node节点，node节点可能不是同一个网段，BGP实现可靠的、最佳的、动态的路由选择，配置完成后会自动识别相邻的路由设备

注：Calico不适用overlay，也不需要交换，直接通过虚拟路由实现，每一台虚拟路由都通过BGP转发

3）核心组件

①felix：运行在主机上的一个个pod（进程），用k8s daemonset（后台部署）的方式部署pod，负责在宿主机上插入路由规则，维护Calico所需的网络设备，比如网络接口的管理、监听、转发路由等

daemonset：在每一个节点部署相同的pod，并且后台运行

②BGP Client（bird）：BGP的客户端，专门负责在集群中分发路由规则的信息，每一个节点都会有一个bird。通过BGP协议以广播的方式通知其他节点，分发路由的规则，实现网络互通

ETCD在这里的作用：

??保存路由信息

??负责网络元数据的一致性，保证整个网络状态的一致和准确

4）工作原理

通过路由表进行不同节点的pod之间的通信

一旦创建好pod后，veth pair路由设备会添加一个网卡设备cali

虚拟网卡：veth pair设备是一对设备，虚拟的以太网设备，一头连接容器的网络命名空间eth0，另一头连接宿主机的网络命名空间cali

依靠veth pair设备进行IP地址分配，veth pair连接容器的部分给容器分配一个IP地址，这个IP地址是唯一标识，宿主机也会被veth pair分配一个Calico网络的内部IP地址，这个IP地址和其他节点上的容器进行通信

??数据流向

有veth pair设备后，容器发出的IP地址通过veth pair设备到宿主机，宿主机根据路由规则的下一跳地址发送到网关（目标节点），数据包到达目标宿主机后，通过veth pair设备，目标宿主机根据路由规则的下一跳地址转发到目标容器

在ipip模式中，会生成一个tunnel隧道，所有的数据包封装都在tunnel中完成，封装的信息有：宿主机的IP地址，容器内部的IP地址

总结【背】

常用的网络插件有两个flannel和calico

flannel配置简单，功能简单，基于overlay叠加网络实现，在物理层的网络再封装一个虚拟网络

vxlan是虚拟三层网络，最常用，基于vni+ip进行转发，flannel提供路由表，内核封装和解封装，但封装和解封装对数据传输的性能会有影响，同时不具备网络策略配置的能力，这个能力基于UDP协议，默认网段是10.244.0.0/16

udp是默认模式，一般在测试环境中用

host-gw不用

calico功能强大，基于路由表进行转发，没有封装和解封装的过程，对性能影响较小，具备网络策略配置的能力，但是每生成一个pod就会生成一个路由表，维护起来比较复杂，降低转发效率

模式：ipip模式、BGP模式

BGP模式是通过维护IP路由表的前缀来实现目标主机的可达性

对比IPIP模式，BGP模式没有隧道，BGP模式下，pod的数据包直接通过网卡发送到目标主机

ipip模式有隧道，在隧道中进行数据包的封装 ipv4 in ipv4

简单的小集群，使用flannel，考虑到以后扩容以及配置网络策略，可以使用calico

三、coredns

定义：可以为集群中的service资源创建一个域名和IP地址进行对应解析的关系

service是对外提供访问的地址，加入DNS机制后可以直接访问服务名