20.实践篇：解读Flannel网络插件体系
20.实践篇：解读Flannel网络插件体系
网络是Kubernetes的核心部分，学好这一章节可以让你对于集群架构有一个较完善的了解
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>最后一点就是，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。
这里我整理了一个表格，其中举例了几个较常用的网络插件，大家可以按需研读：
| 插件名 | 备注 | 文档 |
|---|---|---|
| Flannel | 一个非常简单的覆盖网络，可以满足Kubernetes的要求 | Flannel |
| Kube-router | Kubernetes专用网络解决方案，旨在提供高性能和操作简便性 | Kube-router |
| Calico | Calico提供了高度可扩展的网络和网络策略解决方案 | Calico |
| Weave | 可作为CNI插件运行或独立运行，较灵活 | Weave |
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：
1.pod网络地址的分配情况；
2.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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