作者:尹珉,KubeSphere Ambassador & contributor,KubeSphere 社区用户委员会杭州站站长。
在上一篇文章中,我们详细讨论了 Kubernetes 中 Containerd 的使用方法和一些核心概念。今天,我们将继续深入,探索 containerd 中的 CNI 插件。作为容器网络的关键组成部分,CNI 插件在实现容器之间的网络通信中扮演了重要角色。了解 CNI 插件不仅可以帮助我们更好地管理 Kubernetes 集群,还能提升我们的整体运维效率。
CNI(Container Network Interface)插件是独立的可执行文件,遵循 CNI 规范。Kubernetes 通过 kubelet 调用这些插件来创建和管理容器的网络接口。CNI 插件的主要职责包括网络接口的创建和删除、IP 地址的分配和回收、以及相关网络资源的配置和清理。
当一个新的 Pod 被创建时,kubelet 会调用 CNI 插件的 ADD 命令。CNI 插件会为 Pod 分配一个网络接口,并设置相关的网络配置,如 IP 地址和路由。这包括配置 Pod 的网络命名空间,使其能够与其他 Pod 进行通信。
当 Pod 被删除时,kubelet 会调用 CNI 插件的 DEL 命令。CNI 插件会清理之前为该 Pod 分配的网络资源,如回收 IP 地址和删除网络接口。这一过程确保资源不会被浪费,并且系统能够持续高效地运行。
CNI 插件的一个主要功能是自动为新创建的容器分配 IP 地址并配置网络。这包括以下步骤:
CNI 插件确保容器能够与同一 Pod 内的其他容器、同一 Node 上的其他 Pod 以及不同 Node 上的 Pod 进行通信。这包括以下方面:
CNI 插件提供了灵活的网络管理功能,使网络管理员可以灵活地选择和更换网络实现,而不需要对容器进行任何改动。这包括:
通过这些功能,CNI 插件不仅简化了容器网络的配置和管理,还提供了灵活性和可扩展性,使 Kubernetes 集群的网络架构更加高效和安全。
CNI 的主要功能是在容器启动时,为其分配网络资源,并在容器停止时释放这些资源。通过标准化接口,CNI 可以与不同的网络插件配合使用,实现灵活的网络配置
Calico 是一种高性能的 CNI 插件,提供安全的 L3 网络,并支持丰富的网络策略。它使用 BGP 协议在集群中分发路由信息,实现高效的网络连接。
详见:https://www.tigera.io/project-calico/。
Bridge 插件是 CNI 中最基本的插件之一,通常用于本地主机网络。它通过创建 Linux 桥接(bridge)设备来连接容器和宿主机网络。
详见:https://www.bookstack.cn/read/feiskyer-kubernetes-handbook-202005/network-cni-cni.md。
IPVlan 插件是一种高性能的网络解决方案,允许容器直接使用主机的网络接口。它有两种模式:L2 模式和 L3 模式。
详见:https://www.bookstack.cn/read/feiskyer-kubernetes-handbook-202005/network-cni-cni.md。
选择 CNI 插件时,需要考虑以下几个因素:
容器网络接口(CNI)插件是容器网络架构的核心组件之一。它们的主要作用是管理容器的网络接口,为容器分配 IP 地址,并配置网络。CNI 插件有多种实现模式,每种模式都适用于不同的场景和需求。主要的实现模式包括 Overlay 模式和 Underlay 模式。
Overlay 模式是一种虚拟化网络的实现方式,通过在现有的物理网络上构建逻辑网络隧道来实现容器之间的通信。以下是 Overlay 模式的核心特点:
与 Overlay 模式不同,Underlay 模式直接利用底层物理网络来实现容器之间的通信。这种模式通常用于对网络性能要求较高的场景。以下是 Underlay 模式的核心特点:
除了 Overlay 和 Underlay 模式外,CNI 网络插件的实现模式还包括一种路由模式。路由模式的主要特点是利用现有的物理网络设备和路由协议来实现容器之间的通信。
在选择 CNI 插件模式时,需要根据具体的应用场景和需求进行权衡:
下载 Calico 安装清单。
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
kubectl get pod -A
cat /etc/cni/net.d/0-calico.conflist
完成上述步骤后,Kubernetes 集群应该已经安装并配置好 Calico 网络插件 , 以实现高效的网络管理
然而,不同企业的网络需求各不相同,有时标准的 CNI 插件,如 Calico、Flannel 等,可能无法满足特定的网络策略或性能要求。因此,开发自定义 CNI 插件成为了扩展和定制 Kubernetes 网络能力的重要途径。
开发自定义 CNI 插件需要以下步骤:
ADD
、DEL
等操作。例如,以下是一个简单的 CNI 插件示例:
package main import ( "fmt" "os" "github.com/containernetworking/cni/pkg/skel" "github.com/containernetworking/cni/pkg/types/current" "github.com/containernetworking/cni/pkg/types" ) func main() { skel.PluginMain(cmdAdd, cmdCheck, cmdDel, version.All, bv.BuildString("example")) } func cmdAdd(args *skel.CmdArgs) error { // 实现ADD逻辑 result := ¤t.Result{} return types.PrintResult(result, "0.3.1") } func cmdCheck(args *skel.CmdArgs) error { // 实现CHECK逻辑 return nil } func cmdDel(args *skel.CmdArgs) error { // 实现DEL逻辑 return nil }
通过本文,我们深入了解了 CNI 插件在 containerd 中的重要作用,并通过实际案例展示了如何在 Kubernetes 中配置和使用 CNI 插件。CNI 插件不仅简化了容器的网络配置,还提供了灵活的网络管理和安全隔离功能。
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