云原生之Kubernetes：20、Flannel网络插件详解

前言

网络是Kubernetes的核心部分，这章会对Flannel网络插件进行详细讲解！

1、Kubernetes网络中的挑战

网络是Kubernetes的核心部分，但是要确切地了解其工作方式可能会面临各种挑战，比如：

1、高度耦合的容器间通信：这通过pod和locahost间通信得以解决
2、pod间的通信：这是本章节需要着重讲解的
3、pod到service的通信：这是由service解决的
4、外部流量与service的通信，我们又称之为南北流量的问题：这也是由service解决的

2、Kubernetes的网络模型

通过前几章节的学习，你是否已经发现：
每个Pod都有自己的IP地址，且你无需在Pod之间显式创建链接，也几乎不需要处理将容器端口映射到主机端口的问题。

这样做的好处就在于，可以创建一个干净的、向后兼容的模型，从端口分配，命名，服务发现，负载平衡，应用程序配置和迁移的角度来看，可以将Pod像VM或物理主机一样对待。

所以，Kubernetes的网络的基本要求有以下两个特征：

1、节点上的Pod可以与所有节点上的所有Pod通信，而无需NAT地址转换
2、节点上的代理程序（例如系统守护程序，kubelet）可以与该节点上的所有Pod通信

3、如何实现Kubernetes网络模型

有很多网络插件可以实现我们所描述的Kubernetes网络模型的需求。
下面给大家例出了几个较常用的网络插件，大家可以按需研读：

4、常用网络插件对比

1、Flannel（简单、使用居多）：基于Vxlan技术（叠加网络+二层隧道），不支持网络策略
2、Calico（较复杂，使用率少于Flannel）：也可以支持隧道网络，但是是三层隧道（IPIP），支持网络策略

注意：虽然两者的性能一直各执一词，但主要区别还是在于网络策略的支持上

5、Flannel架构图

你可以根据之前的配置清单，对比来看这张图，同时也可以通过自己已有环境的规律来学习：

• pod网络地址的分配情况；
• node机器的ip分配情况等

6、Flannel原理

原理总结：

1、flannel的网络地址是10.244.0.0/16，默认每个子网的掩码长度为24，如上图所示
2、K8s节点之间（Node）通过Vxlan技术进行通信。根据node情况，会把flannel的16位网络地址拆分成多个24位网络地址，供各Node进行分配
3、每个Node节点按序占用一个C类地址，对应节点上面的Podip是在该C类地址中按规则分配的。

7、Flannel配置说明

SubnetLen：

定义每个子网的掩码长度，默认为24。
那么10.244.0.0/16就会被分成2^(24-16)-2=254个子网，就说明此时K8s集群
最大支持254个节点（Node），其中每个Node节点都能使用一个子网，每个子网可以分配多少个主机位就代表每个Node节点上可以运行的Pod最大数量：[2^(32-24)-2=254个]

SubnetMin：

定义Pod网络的起始，默认是从10.244.0.0/24开始，也可以定义从10.244.10.0/24开始，也不一定要使用10开始的网络

SubnetMax：

与上面相反，定义Pod网络的结束

大家也可以在Flannel官方配置说明中找到具体配置说明。

8、Flannel配置样例

此时你应该很容易能看懂，我就不再赘述了。

{
    "Network": "10.0.0.0/8",
    "SubnetLen": 20,
    "SubnetMin": "10.10.0.0",
    "SubnetMax": "10.99.0.0",
    "Backend": {
        "Type": "udp",
        "Port": 7890
    }
}
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