1. Kubernetes 网络模型

在 Kubernetes 的网络模型中，最小的网络单位是 Pod。Pod 的网络设计原则是 IP-per-Pod，即 Pod 中 container 共享同一套网络协议栈，具有相同的网络命名空间。Pod 内的 container 通过 localhost + port 访问，类似于 Liunx 中进程访问的方式。构建 Kubernetes 的 Pod 网络模型如下：
 
Kubernetes 对集群网络的设计原则有：
  • 所有容器都可以不用 NAT 和别的容器通信。
  • 所有节点都可以不用 NAT 和所有容器通信，反之亦然。
  • 容器的地址和外部看到的地址是同一个地址。
 
回顾前面文章，容器在 Docker 环境下访问外网是通过 NAT 的，NAT 会增加端口管理的复杂性，而且在外部看不到实际容器的 ip。这里的设计原则避开了这些点，它使得 Pod 可以被看作独立的“虚拟机”，从而较好的进行服务发现，域名解析，负载均衡等。

2. 单节点 Pod 访问

单节点构建 pod，实现 pod 内 container 的相互访问。
 
创建 pod：
$ cat deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

  name: deployment

spec:

  replicas: 1

  selector:

    matchLabels:

      app: web_server

  template:

    metadata:

      labels:

        app: web_server

    spec:

      containers:

      - name: httpd-test

        image: httpd

      - name: bootcamp-test

        image: bootcamp:v1

$ kubectl apply -f deployment.yaml

deployment.apps/deployment created

$ kubectl get pods

NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE

deployment-595bb7bd6c-6jxwr   2/2     Running   0          44s
 
pod 包括两个 container httpd 和 bootcamp。其中，httpd 监听在 80 端口，bootcamp 监听在 8080 端口：
$ netstat -ntlp | grep 80

tcp        0      0 0.0.0.0:80              0.0.0.0:*               LISTEN      10204/httpd

tcp6       0      0 :::8080                 :::*                    LISTEN      10077/node

$ ps aux | grep 10077 | grep -v grep

root     10077  0.0  0.9 708220 23720 ?        Sl   09:32   0:00 node server.js

$ ps aux | grep 10204 | grep -v grep

root     10204  0.0  0.1   5940  4360 ?        Ss   09:32   0:00 httpd -DFOREGROUND
 
进入 pod ，从 pod 中访问 container：
$ kubectl exec -it deployment-595bb7bd6c-6jxwr /bin/bash

Defaulting container name to bootcamp-test.

Use 'kubectl describe pod/deployment-595bb7bd6c-6jxwr -n default' to see all of the containers in this pod.

root@deployment-595bb7bd6c-6jxwr:/# ip a

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000

    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

    inet 127.0.0.1/8 scope host lo

       valid_lft forever preferred_lft forever

10: eth0@if11: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default

    link/ether 02:42:ac:12:00:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

    inet 172.18.0.5/24 brd 172.18.0.255 scope global eth0

       valid_lft forever preferred_lft forever

root@deployment-595bb7bd6c-6jxwr:/# curl 172.18.0.5:8080

Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: deployment-595bb7bd6c-6jxwr | v=1

root@deployment-595bb7bd6c-6jxwr:/# curl 172.18.0.5:80

<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
可以看到，进入 pod 实际上进入的是 pod 内的 container，在 continer 内通过 ip + port 实现 httpd 和 bootcamp 的访问。 
 
同理，直接在 node 上访问 pod：
$ curl 172.18.0.5:8080

Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: deployment-595bb7bd6c-6jxwr | v=1

$ curl 172.18.0.5:80

<html><body><h1>It works!</h1></body></html>

$ curl 172.18.0.5:8081

curl: (7) Failed to connect to 172.18.0.5 port 8081: Connection refused

3. Pod 网络模型

上节实现了 pod 内 container 的相互访问，那么 container 是怎么访问到“外网”的呢？
 
带着这个问题我们查看和 deployment 相关的 container：
$ docker ps | grep deployment

24adb2a738f4        httpd                  "httpd-foreground"       Up 6 minutes    k8s_httpd-test_deployment-..

1339d17223d8        8fafd8af70e9           "/bin/sh -c 'node se…"   Up 7 minutes    k8s_bootcamp-test_deployment-..

c86a97fff88b        k8s.gcr.io/pause:3.1   "/pause"                 Up 7 minutes    k8s_POD_deployment-...
 
和期望的不一样，多了一个“pause”类型的 container。查看这三个容器的网络命名空间：
$ mkdir -p /var/run/netns

$ docker inspect --format '{{ .State.Pid }}' 24adb2a738f4

8349

$ docker inspect --format '{{ .State.Pid }}' 1339d17223d8

8189

$ docker inspect --format '{{ .State.Pid }}' c86a97fff88b

8100

$ ln -s /proc/8349/ns/net /var/run/netns/httpd

$ ln -s /proc/8189/ns/net /var/run/netns/bootcamp

$ ln -s /proc/8100/ns/net /var/run/netns/pause

$ ip netns list

pause (id: 3)

bootcamp (id: 3)

httpd (id: 3)

$ ip netns exec httpd ls -la /proc/self/ns/

lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 17 08:37 net -> 'net:[4026532636]'

...

$ ip netns exec bootcamp ls -la /proc/self/ns/

lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 17 08:37 net -> 'net:[4026532636]'

...

$ ip netns exec pause ls -la /proc/self/ns/

lrwxrwxrwx 1 root root 0 Jan 17 08:37 net -> 'net:[4026532636]'

...
 
它们具有相同的网络命名空间，进一步的查看容器对应的网络类型：
$ docker inspect 24adb2a738f4 | grep NetworkMode

            "NetworkMode": "container:c86a97fff88bd73d221dfbe56e209e868f4479671bca9d01c14fd07ba1f03a4d",

$ docker inspect 1339d17223d8 | grep NetworkMode

            "NetworkMode": "container:c86a97fff88bd73d221dfbe56e209e868f4479671bca9d01c14fd07ba1f03a4d",

$ docker inspect c86a97fff88b | grep NetworkMode

            "NetworkMode": "default"
 
到这里我们大体知道了，容器 pause 的网络模式是默认（网桥）模式，容器 httpd 和 bootcamp 是 container 模式。pause 容器是作为 httpd 和 bootcamp 的“挂载点”存在的，它的存在保证了多个容器可以使用同一个 ip，同一个网络协议栈，即满足 IP-per-Pod 模型。
 
那么，我们查看网络命名空间的 veth 设备即能知道 Pod 的网络结构了。
$ brctl show

bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces

docker0         8000.0242ed103e29       no              vethd2c436f

$ ip a

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000

2: ens3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000

3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default

11: veth4132daf@if10: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default

    link/ether 7a:db:25:ff:27:85 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 3

    inet6 fe80::78db:25ff:feff:2785/64 scope link

       valid_lft forever preferred_lft forever

root@deployment-595bb7bd6c-6jxwr:/# ip a

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000

    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

    inet 127.0.0.1/8 scope host lo

       valid_lft forever preferred_lft forever

10: eth0@if11: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default

    link/ether 02:42:ac:12:00:05 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

    inet 172.18.0.5/24 brd 172.18.0.255 scope global eth0

       valid_lft forever preferred_lft forever
 
构建网络示意图如下：
 
 
那么，如果网络容器 pause 因故障销毁了会出现什么情况呢？
首先，绑定到网络容器中的原 network namespace 还是会存在的。当网络容器销毁时 replicaSet 会触发 kubelet 对网络容器进行重建，重建的网络容器归属于新的 network namespace，而相应的原来“桥接”在网络容器上的容器也被重建，并且“桥接”到新的网络容器上。
 
 

Kubernetes 网络：Pod 和 container 的那点猫腻的更多相关文章

  1. kubernetes 的pod控制器

    转载于网络   pod是kubernetes的最小单元,自主式创建的pod删除就没有了,但是通过资源控制器创建的pod如果删除还会重建.pod控制器就是用于实现代替我们去管理pod的中间层,并帮我们确 ...

  2. Kubernetes网络的4种解决方案

    一.Kubernetes + Flannel Kubernetes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 ...

  3. Kubernetes探索学习004--深入Kubernetes的Pod

    深入研究学习Pod 首先需要认识到Pod才是Kubernetes项目中最小的编排单位原子单位,凡是涉及到调度,网络,存储层面的,基本上都是Pod级别的!官方是用这样的语言来描述的: A Pod is ...

  4. 深入解读docker网络与kubernetes网络

    前言:你是否学习使用k8s很久很久了可是对于网络这块仍旧似懂非懂呢? 您是否对网上一堆帖子有如下的抱怨: 打开多个博客,然后发现有区别么? 明显是直译过来的,越看越迷糊 “因为xxx,所以yyy”,. ...

  5. 从零开始入门 K8s | Kubernetes 网络概念及策略控制

    作者 | 阿里巴巴高级技术专家  叶磊 一.Kubernetes 基本网络模型 本文来介绍一下 Kubernetes 对网络模型的一些想法.大家知道 Kubernetes 对于网络具体实现方案,没有什 ...

  6. Kubernetes之Pod使用

    一.什么是Podkubernetes中的一切都可以理解为是一种资源对象,pod,rc,service,都可以理解是 一种资源对象.pod的组成示意图如下,由一个叫”pause“的根容器,加上一个或多个 ...

  7. Kubernetes网络之Flannel工作原理

    目录 1.Docker网络模式 1.1 bridge网络的构建过程 1.2 外部访问 2.Kubernetes网络模式 2.1 同一个Pod中容器之间的通信 2.2 不同Pod中容器之间的通信 2.3 ...

  8. kubernetes concepts -- Pod Overview

    This page provides an overview of Pod, the smallest deployable object in the Kubernetes object model ...

  9. 超长干货丨Kubernetes网络快速入门完全指南

    Kubernetes网络一直是一个非常复杂的主题.本文将介绍Kubernetes实际如何创建网络以及如何为Kubernetes集群设置网络. 本文不包括如何设置Kubernetes集群.这篇文章中的所 ...

  10. DevOps专题|玩转Kubernetes网络

    Kubernetes无疑是当前最火热的容器编排工具,网络是kubernetes中非常重要的一环, 本文主要介绍一些相应的网络原理及术语,以及kubernetes中的网络方案和对比. Kubernete ...

随机推荐

  1. 实践篇：1 虚拟机使用rmp方式安装部署GitLab-ce

    01 环境准备 电脑:MAC Air 虚拟机:VMware Fusion 12.2.3 Linux环境:CentOS 7 02 rpm方式安装部署GitLab服务 步骤1:centos 7 安装wge ...

  2. Tampermonkey 编写一个首页跳转的脚本

    每次打开浏览器时,总是会跳到一个其他的网页上,关也关不掉,很烦,写一个脚本直接跳转 // ==UserScript== // @name 页面跳转 // @version 1.0.1 // @auth ...

  3. flask上下文、g变量、current_app

    在flask中的上下文分为两种 : 请求上下文 (request context) 也就是和请求相关的上下文,记录一些请求相关的数据. 包含: 1.request请求对象 2.session会话 应用 ...

  4. 文心一言 VS 讯飞星火 VS chatgpt （166）-- 算法导论13.1 6题

    六.用go语言,在一棵黑高为 k 的红黑树中,内部结点最多可能有多少个?最少可能有多少个? 文心一言: 红黑树是一种自平衡的二叉查找树,其中每个节点都有一个颜色属性,可以是红色或黑色.红黑树满足以下性 ...

  5. jclasslib的安装

    双击安装包打开后点击下一步,然后选择安装的路径. 默认路径,如果c盘有空间不建议更改路径,然后再次点击下一步 依然选择下一步 最后点击完成即可完成安装.现在可以使用啦 注:如果需要安装包,请点击下面链 ...

  6. 从零玩转Nginx

    01[熟悉]实际开发中的问题? 现在我们一个项目跑在一个tomcat里面 当一个tomcat无法支持高的并发量时.可以使用多个tomcat 那么这多个tomcat如何云分配请求 |-nginx 02[ ...

  7. Asp .Net Core系列：AutoMapper自动映射框架介绍、使用

    1.介绍 AutoMapper是一个对象-对象映射器.对象-对象映射通过将一种类型的输入对象转换为另一种类型的输出对象来工作.使AutoMapper变得有趣的是,它提供了一些有趣的约定,以免去搞清楚如 ...

  8. 图解 Redis丨这就是 RDB 快照，能记录实际数据的

    摘要:所谓的快照,就是记录某一个瞬间东西,比如当我们给风景拍照时,那一个瞬间的画面和信息就记录到了一张照片.RDB 快照就是记录某一个瞬间的内存数据,记录的是实际数据. 本文分享自华为云社区<图 ...

  9. 带你了解 HBase 数据模型和 HBase 架构

    摘要:HBase 是一个面向列的 NoSQL 数据库. 本文分享自华为云社区<HBase 架构:HBase 数据模型 & HBase 读/写机制>,作者: Donglian Lin ...

  10. 开心档之MySQL 导出数据

    MySQL 导出数据 MySQL中你可以使用SELECT...INTO OUTFILE语句来简单的导出数据到文本文件上. 使用 SELECT ... INTO OUTFILE 语句导出数据 以下实例中 ...