Docker使用Calico配置网络模式

一.Calico介绍

Calico是一种容器之间互通的网络方案，在虚拟化平台中，比如OpenStack、Docker等都需要实现workloads之间互连，但同时也需要对容器做隔离控制，就像在Internet中的服务仅开放80端口、公有云的多租户一样，提供隔离和管控机制。而在多数的虚拟化平台实现中，通常都使用二层隔离技术来实现容器的网络，这些二层技术有一些弊端，比如需要依赖VLAN、Bridge和隧道技术。其中Bridge带来了复杂性，Vlan隔离和Tunnel隧道则消耗等多的资源并对物理环境有要求。随着网络规模的增大，整体会变得更加复杂。我们尝试把Host当做Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用Iptables来做安全访问策略，最终设计出了Calico方案。

设计思想：Calico不使用隧道或者NAT来实现转发，而是巧妙的把所有二三层流量转换成三层流量，并通过host上路由配置完成跨host转发。

二.Calico优势

• 更优的资源利用

二层网络通讯需要依赖广播消息机制，广播消息的开销与host的数量呈指数级增长，Calico使用的三层路由方法，则完全抑制了二层广播，减少了资源开销。此外，二层网络使用Vlan隔离技术，天生有4096个规格限制，即便可以使用Vxlan解决，但Vxlan又带来了隧道开销的问题。Calico不使用vlan或者vxlan技术，使资源利用率更高。

• 可扩展性

Calico使用与Internet类似的方案，Internet的网络比任何数据中心都大，Calico同样天然具有扩展性。

• 简单更容易调试

由于没有隧道，意味着workloads之间路径更短，配置更少，在host之间更容易进行debug调试。

• 更少的依赖

Calico仅依赖三层路由可达

• 可适配性

Calico较少的依赖性使它能适配所有的VM、Container、白盒或者混合环境场景。

三、环境介绍：

1、操作系统：CentOS 7

2、主机结点：node1（192.168.223.131） node2（192.168.223.130）

3、软件版本：calicoctl（version v1.6.1） etcdctl（version: 3.3.11）  docker（version：20.10.21-ce）

[root@node2 ~]# cat /etc/redhat-release
CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)

修改两个节点的主机名
[root@node1 ~]# hostnamectl --static set-hostname node1
[root@node1 ~]# echo "node1" > /etc/hostname

[root@node2 ~]# hostnamectl --static set-hostname node2
[root@node2 ~]# echo "node2" > /etc/hostname

关闭两台主机的防火墙。若开启iptables防火墙，则需要打开2380端口通信。
[root@node1 ~]# systemctl disable firewalld.service
[root@node1 ~]# systemctl stop firewalld.service
[root@node1 ~]# iptables -F
[root@node1 ~]# firewall-cmd --state
not running

在两台机器上都要设置hosts，均执行如下命令：
[root@node1 ~]# vim /etc/hosts
192.168.223.131     node1
192.168.223.130     node2

两台集机器上的ip转发功能打开
[root@node1 ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
[root@node1 ~]# vim /etc/sysctl.conf
......
net.ipv4.conf.all.rp_filter=1
net.ipv4.ip_forward=1
[root@node1 ~]# sysctl -p

四、配置ETCD集群

1、两台结点安装Etcd软件包
[root@node1 ~]# yum install etcd -y

2、两台结点配置ETCD集群模式
[root@node1 ~]# vim /etc/etcd/etcd.conf
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://192.168.223.131:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.223.131:2379"

根据不同主机进行相应修改，分别为node1 node2
ETCD_NAME="node1"

根据不同主机进行相应修改，分别为192.168.223.131\192.168.223.130
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.223.131:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.223.131:2379"

ETCD_INITIAL_CLUSTER="node2=http://192.168.223.130:2380,node1=http://192.168.223.131:2380"

3、启用Etcd服务，并测试是集群是否配置正确
[root@node1 ~]# systemctl start etcd
[root@node1 ~]# export ETCDCTL_API=2   #根据节点设置数量
[root@node1 ~]# etcdctl member list
afc1b952a7b88713: name=node1 peerURLs=http://192.168.223.131:2380 clientURLs=http://192.168.223.1 31:2379 isLeader=true
fd636eb41152ae48: name=node2 peerURLs=http://192.168.223.130:2380 clientURLs=http://192.168.223.1 30:2379 isLeader=false

• 错误处理：Job for etcd.service failed because the control process exited with error code. See "systemctl status etcd.service" and "journalctl -xe" for details.

cd /var/lib/etcd/default.etcd 删除这个目录下所有文件，如有重要数据请谨慎操作。

• 错误处理：etcdctl member list

Error:  client: etcd cluster is unavailable or misconfigured; error #0: dial tcp 127.0.0.1:4001: connect: connection refused
; error #1: dial tcp 127.0.0.1:2379: connect: connection refused

error #0: dial tcp 127.0.0.1:4001: connect: connection refused
error #1: dial tcp 127.0.0.1:2379: connect: connection refused

解决：vim /etc/etcd/etcd.conf  第六行结尾加上 ,http://127.0.0.1:2379
systemctl restart etcd   重启解决

• 错误处理：publish error: etcdserver: request timed out

解决：所有节点同时启动

五、 安装Docker，配置使用集群存储

1、安装docker

2、配置Docker守护程序使用有群集存储
[root@node1 ~]# vim /etc/docker/daemon.json

{
  "registry-mirrors": ["https://7i5u59ls.mirror.aliyuncs.com"],
  "cluster-store": "etcd://192.168.223.131:2379"
}

3、重启Docker进程，并检查配置是否正确
[root@node1 ~]# systemctl restart docker
[root@node1 ~]# docker info | grep "Cluster Store"
Cluster Store: etcd://192.168.223.131:2379

六、配置calico基于sysinit方式启动

1、两台主机分别添加calico-node配置文件
[root@node1 calico]# vim /etc/calico/calico.env 
ETCD_ENDPOINTS="http://192.168.223.131:2379,http://192.168.223.130:2379"
ETCD_CA_FILE=""
ETCD_CERT_FILE=""
ETCD_KEY_FILE=""
CALICO_NODENAME="node1"
CALICO_NO_DEFAULT_POOLS=""
CALICO_IP="192.168.223.131"
CALICO_IP6=""
CALICO_AS=""
CALICO_LIBNETWORK_ENABLED=true
CALICO_NETWORKING_BACKEND=bird

2、两台主机分别添加calico-node sysinit配置文件
[root@node1 calico]# cat /etc/systemd/system/calico-node.service 
[Unit]
Description=calico-node
After=docker.service
Requires=docker.service

[Service]
EnvironmentFile=/etc/calico/calico.env
ExecStartPre=-/usr/bin/docker rm -f calico-node
ExecStart=/usr/bin/docker run --net=host --privileged \
--name=calico-node \
-e NODENAME=${CALICO_NODENAME} \
-e IP=${CALICO_IP} \
-e IP6=${CALICO_IP6} \
-e CALICO_NETWORKING_BACKEND=${CALICO_NETWORKING_BACKEND} \
-e AS=${CALICO_AS} \
-e NO_DEFAULT_POOLS=${CALICO_NO_DEFAULT_POOLS} \
-e CALICO_LIBNETWORK_ENABLED=${CALICO_LIBNETWORK_ENABLED} \
-e ETCD_ENDPOINTS=${ETCD_ENDPOINTS} \
-e ETCD_CA_CERT_FILE=${ETCD_CA_CERT_FILE} \
-e ETCD_CERT_FILE=${ETCD_CERT_FILE} \
-e ETCD_KEY_FILE=${ETCD_KEY_FILE} \
-v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
-v /var/log/calico:/var/log/calico \
-v /run/docker/plugins:/run/docker/plugins \
-v /lib/modules:/lib/modules \
-v /var/run/calico:/var/run/calico \
calico/node:v2.6.1
ExecStop=-/usr/bin/docker stop calico-node
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

3、两台主机分别启动calico-node服务
[root@node1 calico]# systemctl daemon-reload
[root@node1 calico]# systemctl start calico-node
[root@node1 calico]# tail -f /var/log/messages
...
Mar 11 12:23:46 node1 docker: Starting libnetwork service
Mar 11 12:23:46 node1 docker: Calico node started successfully

4、下载calicoctl二进制文件，并添加执行权限
[root@node1 calico]# wget -O /usr/local/bin/calicoctl https://github.com/projectcalico/calicoctl/releases/download/v1.6.1/calicoctl
[root@node1 calico]# chmod +x /usr/local/bin/calicoctl
[root@node1 system]# calicoctl node status
Calico process is running.
IPv4 BGP status
+-----------------+-------------------+-------+----------+-------------+
|  PEER ADDRESS   |     PEER TYPE     | STATE |  SINCE   |    INFO     |
+-----------------+-------------------+-------+----------+-------------+
| 192.168.223.131 | node-to-node mesh | up    | 10:29:48 | Established |
+-----------------+-------------------+-------+----------+-------------+
IPv6 BGP status
No IPv6 peers found.

[root@node1 calico]# calicoctl get node
NAME
node1
node2
node3   

七、测试calico网络

1、创建网络
[root@node1 ~]# docker network create --driver calico --ipam-driver calico-ipam net1

#在任意一台主机，都可以看到新增的网络插件
[root@node1 ~]# docker network ls

2、在node1 node2 node3分别建立一个容器，查看IP地址
[root@node1 ~]# docker run --net net1 --name workload-A -tid busybox
[root@node1 ~]# docker exec -it workload-A ip addr
4: cali0@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether ee:ee:ee:ee:ee:ee brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.166.128/32 scope global cali0
valid_lft forever preferred_lft forever

[root@node2 ~]# docker run --net net1 --name workload-B -tid busybox
[root@node2 ~]# docker exec -it workload-B ip addr
4: cali0@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether ee:ee:ee:ee:ee:ee brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.104.0/32 scope global cali0
valid_lft forever preferred_lft forever

3、在node1的容器中(workload-A)，ping各结点的容器IP，测试网络是否正常
docker exec workload-A ping 192.168.104.0

PING 192.168.104.0 (192.168.104.0): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.104.0: seq=0 ttl=62 time=0.435 ms
64 bytes from 192.168.104.0: seq=1 ttl=62 time=0.507 ms

4、查看各结点的路由表
[root@node1 ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.223.2   0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U     0      0        0 docker0
192.168.104.0   192.168.223.130 255.255.255.192 UG    0      0        0 ens33
192.168.166.128 0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 calic5c95dfa8ad
192.168.166.128 0.0.0.0         255.255.255.192 U     0      0        0 *
192.168.223.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33

参考：

Docker 使用Calico插件配置网络 - 重启一把梭 - 博客园 (cnblogs.com)

【错误解决】新建etcd集群报错：publish error: etcdserver: request timed out_安安csdn的博客-CSDN博客

Error: client: etcd cluster is unavailable or misconfigured; error #0: dial tcp 127.0.0.1:4001: getsockopt: connection refused - 无踪无影 - 博客园 (cnblogs.com)