容器网络之Calico

Calico 网络的大概思路，即不走 Overlay 网络，不引入另外的网络性能损耗，而是将转发全部用三层网络的路由转发来实现。

首先，如果全部走三层的路由规则，没必要每台机器都用一个 docker0，从而浪费了一个 IP 地址，而是可以直接用路由转发到 veth pair 在物理机这一端的网卡。同样，在容器内，路由规则也可以这样设定：把容器外面的 veth pair 网卡算作默认网关，下一跳就是外面的物理机。

Calico 中还实现了灵活配置网络策略 Network Policy，可以灵活配置两个容器通或者不通。这个怎么实现呢？

虚拟机中的安全组，是用 iptables 实现的。Calico 中也是用 iptables 实现的。这个图里的内容是 iptables 在内核处理网络包的过程中可以嵌入的处理点。Calico 也是在这些点上设置相应的规则。

当网络包进入物理机上的时候，进入 PREOUTING 规则，这里面有一个规则是 cali-fip-dnat，这是实现浮动 IP（Floating IP）的场景，主要将外网的 IP 地址 dnat 作为容器内的 IP 地址。在虚拟机场景下，路由器的网络 namespace 里面有一个外网网卡上，也设置过这样一个 DNAT 规则。

接下来可以根据路由判断，是到本地的，还是要转发出去的。

如果是本地的，走 INPUT 规则，里面有个规则是 cali-wl-to-host，wl 的意思是 workload，也即容器，也即这是用来判断从容器发到物理机的网络包是否符合规则的。这里面内嵌一个规则 cali-from-wl-dispatch，也是匹配从容器来的包。如果有两个容器，则会有两个容器网卡，这里面内嵌有详细的规则“cali-fw-cali 网卡 1”和“cali-fw-cali 网卡 2”，fw 就是 from workload，也就是匹配从容器 1 来的网络包和从容器 2 来的网络包。

如果是转发出去的，走 FORWARD 规则，里面有个规则 cali-FORWARD。这里面分两种情况，一种是从容器里面发出来，转发到外面的；另一种是从外面发进来，转发到容器里面的。

第一种情况匹配的规则仍然是 cali-from-wl-dispatch，也即 from workload。第二种情况匹配的规则是 cali-to-wl-dispatch，也即 to workload。如果有两个容器，则会有两个容器网卡，在这里面内嵌有详细的规则“cali-tw-cali 网卡 1”和“cali-tw-cali 网卡 2”，tw 就是 to workload，也就是匹配发往容器 1 的网络包和发送到容器 2 的网络包。

接下来是匹配 OUTPUT 规则，里面有 cali-OUTPUT。接下来是 POSTROUTING 规则，里面有一个规则是 cali-fip-snat，也即发出去的时候，将容器网络 IP 转换为浮动 IP 地址。在虚拟机场景下，路由器的网络 namespace 里面有一个外网网卡上，也设置过这样一个 SNAT 规则。

此文章为10月Day1学习笔记，内容来源于极客时间《趣谈网络协议》，推荐该课程。