k8s的网络模型假定了所有Pod都在一个可以直接连通的扁平的网络空间中,这在GCE(Google Compute Engine)里面是现成的网络模型,k8s假定这个网络已经存在。而私有云搭建k8s集群,就不能假定这个网络已经存在了。我们需要自己实现这个网络假设,将不同节点上的Docker容器之间互相访问先打通,然后运行K8s。
同一个Pod内的多个容器之间:lo

K8s网络通讯方式
各Pod之间通讯:Overlay Network
Pod与Service之间的通讯:各节点的Iptables规则,,目前通过LVS转发
Flannel是CoreOS团队针对Kubernetes设计一个网络规划服务,简单来说,它的功能是让集群中的不同节点主机创建Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。而且它还能在这些IP地址之间建立一个覆盖网络,通过覆盖网络将数据包原封不动的传递到目标容器内
Pod到外网:Pod向外网发送请求,查找路由表,转发数据包到宿主主机的网卡,宿主网卡完成路由选择后,iptables执行Masquerade,把源IP更改为宿主网卡的IP,然后向外网服务器发送请求
外网访问Pod:Service,需要node pod进行映射

网络解决方案Kubernetes+Flannel
K8s网络通讯方式

Backend前端组件,所有流量访问到Backend经过自己的网关去处理,把什么样的请求分配到什么样的服务上。
当Backend与Web app2跨主机通讯以及Backend与Web App3同主机通讯,怎样实现?

  • 在真实node服务器上会安装一个Flanneld(守护进程)会监听后期转发数据包的端口。Flanneld一旦开启会开启一个Flannel0网桥,这个网桥会收集Docker0转发出来的数据包。docker0会分布自己的IP到对应的Pod上。
  • 同主机两个P偶读通讯走的是Docker0的网桥。
  • 跨主机
    K8s网络通讯方式
    Web App2将数据包发到Docker0,Docker0把数据包抓取到Flannel0,并有一堆从etcd获得的路由表记录,判断是哪一台机器,之后数据包会到FlannelD,到FlannelD之后会对数据进行封装,Flannel0使用UDP报文转发,数据包会被FlannelD截获,截获之后会拆分并转发到Flannel0,Flannel0继续转发到
    Docker0Web App2将数据包发到Docker0,Docker0把数据包抓取到Flannel0,并有一堆从etcd获得的路由表记录,判断是哪一台机器,之后数据包会到FlannelD,到FlannelD之后会对数据进行封装,mac-udp封装,下一层封装15.2,20.3封装到这一层会封装一个数据包实体(payload),Flannel0使用UDP报文转发,数据包会被FlannelD截获,截获之后会拆分并转发到Flannel0,Flannel0继续转发到Docker0,最后经过二次解封到Backend。
    K8s网络通讯方式

ETCD之Flannel提供说明:

存储管理Flannel可分配的IP地址段资源

  • Flannel启动之后会向ETCD插入可分配网段,防止已分配的网段被Flannel分配给其它node节点
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  • 监控ETCD中每个Pod的实际地址,并在内存中建立维护Pod节点路由表
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在k8s中有三层网络,真实网络只有一个(节点网络)

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