一、Flannel网络简介

Flannel是一种基于overlay网络的跨主机容器网络解决方案,也就是将TCP数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信,Flannel是CoreOS开发,专门用于docker多机互联的一个工具,让集群中的不同节点主机创建的容器都具有全集群唯一的虚拟ip地址,Flannel使用go语言编写

二、Flannel实现原理

2.1、原理说明

1、Flannel为每个host分配一个subnet,容器从这个subnet中分配IP,这些IP可以在host间路由,容器间无需使用nat和端口映射即可实现跨主机通信

2、每个subnet都是从一个更大的IP池中划分的,flannel会在每个主机上运行一个叫flanneld的agent,其职责就是从池子中分配subnet

3、Flannel使用etcd存放网络配置、已分配 的subnet、host的IP等信息
4、Flannel数据包在主机间转发是由backend实现的,目前已经支持UDP、VxLAN、host-gw、AWS VPC和GCE路由等多种backend

2.2、数据转发流程

1、容器直接使用目标容器的ip访问,默认通过容器内部的eth0发送出去。

2、报文通过veth pair被发送到vethXXX。

3、ethXXX是直接连接到虚拟交换机docker0的,报文通过虚拟bridge docker0发送出去。

4、查找路由表,外部容器ip的报文都会转发到flannel0虚拟网卡,这是一个P2P的虚拟网卡,然后报文就被转发到监听在另一端的flanneld。

5、flanneld通过etcd维护了各个节点之间的路由表,把原来的报文UDP封装一层,通过配置的iface发送出去。

6、报文通过主机之间的网络找到目标主机。

7、报文继续往上,到传输层,交给监听在8285端口的flanneld程序处理。

8、数据被解包,然后发送给flannel0虚拟网卡。

9、查找路由表,发现对应容器的报文要交给docker0。

10、docker0找到连到自己的容器,把报文发送过去。

三、部署etcd集群

3.1、环境准备

 
节点名称
IP地址
安装软件
node1
192.168.0.115
etcd
node2
192.168.0.116
etcd
node3
192.168.0.117
etcd

3.2、安装etcd

# yum -y install etcd

3.3、配置etcd

# cp /etc/etcd/etcd.conf{,_bak}

【注释:每个ETCD_NAME必须不同,绿色部分的ip为当前宿主机的ip】
# grep -v '^#' /etc/etcd/etcd.conf
ETCD_NAME="node1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/node1.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://192.168.0.115:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.0.115:2379,http://127.0.0.1:2379"
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.0.115:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.0.115:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="node1=http://192.168.0.115:2380,node2=http://192.168.0.116:2380,node3=http://192.168.0.117:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

3.4、修改etcd启动文件

# cp /usr/lib/systemd/system/etcd.service{,_bak}

# cat /usr/lib/systemd/system/etcd.service
[Service]
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
User=etcd
# set GOMAXPROCS to number of processors
ExecStart=/bin/bash -c "GOMAXPROCS=$(nproc) /usr/bin/etcd \
--name=\"${ETCD_NAME}\" \
--data-dir=\"${ETCD_DATA_DIR}\" \
--listen-peer-urls=\"${ETCD_LISTEN_PEER_URLS}\" \
--listen-client-urls=\"${ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS}\" \
--initial-advertise-peer-urls=\"${ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS}\" \
--advertise-client-urls=\"${ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS}\" \
--initial-cluster=\"${ETCD_INITIAL_CLUSTER}\" \
--initial-cluster-token=\"${ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN}\" \
--initial-cluster-state=\"${ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE}\""
Restart=on-failure
LimitNOFILE=

3.5、启动etcd服务

【注释:另外两台服务器,操作也如上】
# systemctl start etcd.service

3.6、检测etcd集群状态,至此etcd安装完成

# 查看cluster状态
# etcdctl cluster-health
member 3e398d43ae9c8720 is healthy: got healthy result from http://192.168.0.116:2379
member 65368524050cc2e8 is healthy: got healthy result from http://192.168.0.115:2379
member d8ff06c8c9b413da is healthy: got healthy result from http://192.168.0.117:2379
cluster is healthy # 列出etcd服务状态,从列出信息可以看出,目前是node2为主节点。
# etcdctl member list
3e398d43ae9c8720: name=node2 peerURLs=http://192.168.0.116:2380 clientURLs=http://192.168.0.116:2379 isLeader=true
65368524050cc2e8: name=node1 peerURLs=http://192.168.0.115:2380 clientURLs=http://192.168.0.115:2379 isLeader=false
d8ff06c8c9b413da: name=node3 peerURLs=http://192.168.0.117:2380 clientURLs=http://192.168.0.117:2379 isLeader=false

3.7、添加flannel网络配置信息到etcd

【注释: 此(flannel_use)目录自己可以定义,但是此处设置的目录必须与flannel配置文件中FLANNEL_ETCD_PREFIX="/flannel_use/network"配置保持一致,flannel启动程序只认带“config”的key,否则会报错Not a directory (/flannel_use/network)】 
# 固定配置方式
# etcdctl set /flannel_use/network/config '{"Network":"10.10.0.0/16"}'

四、部署flannel

4.1、安装flannel

# yum install -y flannel

4.2、修改flannel配置文件

# cp /etc/sysconfig/flanneld{,_bak}

# cat /etc/sysconfig/flanneld
# Flanneld configuration options
# etcd url location. Point this to the server where etcd runs
FLANNEL_ETCD_ENDPOINTS="http://192.168.0.115:2379,http://192.168.0.116:2379,http://192.168.0.117:2379"
# etcd config key. This is the configuration key that flannel queries
# For address range assignment
FLANNEL_ETCD_PREFIX="/flannel_use/network"
# Any additional options that you want to pass
#FLANNEL_OPTIONS=""

4.3、启动flannel

# systemctl start flanneld

# systemctl status flanneld
● flanneld.service - Flanneld overlay address etcd agent
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/flanneld.service; disabled; vendor preset: disabled)
Active: active (running) since Mon -- :: CST; 4s ago
Process: ExecStartPost=/usr/libexec/flannel/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /run/flannel/docker (code=exited, status=/SUCCESS)
Main PID: (flanneld)
Memory: 18.8M
CGroup: /system.slice/flanneld.service
└─ /usr/bin/flanneld -etcd-endpoints=http://192.168.0.115:2379,http://192.168.0.116:2379,http://192.168.0.117:2379 -etcd-prefix=/flannel_use/network Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.365994 main.go:] Installing signal handlers
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.366705 manager.go:] Determining IP address of default interface
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.366916 manager.go:] Using interface with name eth0 and address 192.168.0.109
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.366933 manager.go:] Defaulting external address to interface address (192.168.0.109)
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.375600 local_manager.go:] Picking subnet in range 10.10.1.0 ... 10.10.255.0
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.383110 manager.go:] Lease acquired: 10.10.88.0/
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.383333 network.go:] Watching for new subnet leases
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.388324 network.go:] Subnet added: 10.10.65.0/
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 flanneld-start[]: I1223 ::07.388344 network.go:] Subnet added: 10.10.50.0/
Dec :: nanan-product-yanpan-bigdate01 systemd[]: Started Flanneld overlay address etcd agent. # ip a
: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu qdisc noqueue state UNKNOWN qlen
link/loopback ::::: brd :::::
inet 127.0.0.1/ scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu qdisc mq state UP qlen
link/ether ::3e:2c::be brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.0.109/ brd 192.168.0.255 scope global dynamic eth0
valid_lft 314756444sec preferred_lft 314756444sec
: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu qdisc noqueue state DOWN
link/ether :::1b:b8:fd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.10.0.1/ brd 10.10.0.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
: flannel0: <POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen
link/none
inet 10.10.88.0/ scope global flannel0
valid_lft forever preferred_lft forever

4.4、注释

启动Flannel后,一定要记得重启docker,这样Flannel配置分配的ip才能生效,即docker0虚拟网卡的ip会变成上面flannel设定的ip段

4.5、修改docker启动/配置文件使用flannel网络

# cat /usr/lib/systemd/system/docker.service
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
BindsTo=containerd.service
After=network-online.target firewalld.service containerd.service
Wants=network-online.target
Requires=docker.socket
[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues still
# exists and systemd currently does not support the cgroup feature set required
# for containers run by docker
ExecStart=/usr/bin/dockerd --insecure-registry=172.17.29.74 -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock $DOCKER_NETWORK_OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=
RestartSec=
Restart=always
# Note that StartLimit* options were moved from "Service" to "Unit" in systemd .
# Both the old, and new location are accepted by systemd and up, so using the old location
# to make them work for either version of systemd.
StartLimitBurst=
# Note that StartLimitInterval was renamed to StartLimitIntervalSec in systemd .
# Both the old, and new name are accepted by systemd and up, so using the old name to make
# this option work for either version of systemd.
StartLimitInterval=60s
# Having non-zero Limit*s causes performance problems due to accounting overhead
# in the kernel. We recommend using cgroups to do container-local accounting.
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
# Comment TasksMax if your systemd version does not support it.
# Only systemd and above support this option.
TasksMax=infinity
# set delegate yes so that systemd does not reset the cgroups of docker containers
Delegate=yes
# kill only the docker process, not all processes in the cgroup
KillMode=process
[Install]
WantedBy=multi-user.target # cat /etc/docker/daemon.json
{
"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"]
}

4.6、重启docker

# systemctl daemon-reload

# systemctl restart docker

4.7、查看docker是否使用flannel网络

# ip a
: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu qdisc noqueue state UNKNOWN qlen
link/loopback ::::: brd :::::
inet 127.0.0.1/ scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu qdisc mq state UP qlen
link/ether ::3e:2c::be brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.0.109/ brd 192.168.0.255 scope global dynamic eth0
valid_lft 314756133sec preferred_lft 314756133sec
: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu qdisc noqueue state DOWN
link/ether :::1b:b8:fd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.10.88.1/ brd 10.10.88.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
: flannel0: <POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu qdisc pfifo_fast state UNKNOWN qlen
link/none
inet 10.10.88.0/ scope global flannel0
valid_lft forever preferred_lft forever

4.8、如果容器无法联通,是由于flannel.0网卡和docker0网卡通过iptables的forward转发,所以需确保如下设置

、核中的forward功能开启(立即生效,重启后效果不再)
# echo "" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
  
、包不会被iptables的forward规则拦截
# iptables -P FORWARD ACCEPT

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