kubernetes的网络

  1. kubernetes网络模型
    1. Kubernetes采用的是基于扁平地址空间的网络模型，集群中的每个Pod都有自己的IP地址，Pod之间不需要配置NAT就能直接通信，同一个Pod中的容器共享Pod的IP，能够通过localhost通信
    2. Pod容器内的通信
      1. 当Pod被调度到某个节点，Pod中的所有容器都在这个节点上运行，这些容器共享相同的本地文件系统，IPC和网络命名空间
      2. 不同Pod之间不存在端口冲突的问题，因为每个Pod都有自己的IP地址，当某个容器使用localhost时，意味着使用的是容器所属的Pod的地址空间
      3. 比如Pod A有两个容器container-A1和container-A2,container-A1在端口1234上监听，当container-A2连接到localhost:1234时，实际上就是在访问container-A1,这不会与同一个节点上的Pod B冲突，即使Pod B中的容器container-B1也在监听1234端口
    3. Pod之间的通信
      1. Pod的IP是集群可见的，即集群中的任何其他Pod和节点都可以通过IP直接与Pod通信，这种通信不需要借助任何网络地址转换，隧道或代理技术，Pod内部和外部使用的是同一个IP，这也意味着标准的命名服务和发现机制，比如DNS可以直接使用
    4. Pod与Service的通信
      1. Pod间可以直接通过IP地址通信，但前提是Pod知道对方的IP，在Kubernetes集群中，Pod可能会频繁的销毁和创建，也就是说Pod的IP不是固定的，为了解决这个问题，Service提供了访问Pod的抽象层，无论后端的Pod如何变化，Service都作为稳定的前端对外提供服务，同时，Service还提供了高可用和负载功能，Service负责将请求转发给正确的Pod
    5. 外部访问
      1. 无论是Pod的IP还是Service的Cluster IP，他们只能在Kubernetes集群中可见，对集群之外的世界，这些IP是私有的
      2. kubernetes提供了两种方式让外界能够与Pod通信
        1. NodePort，service通过Cluster节点的静态端口对外提供服务，外部可以通过:访问Service
        2. LoadBalancer：Service利用cloud provider提供的load balancer对外提供服务cloud provider负责将load provider的流量导向Service，目前支持的cloud provider有GCP，AWS，Azur等
  2. 各种网络方案
    1. 为了保证网络方案的标准化，扩展性和灵活性，kubernetes采用了Container Networking Interface(CNI)规范

      1. CNI是由CoreOS提出的容器网络规范，使用了插件模型创建容器的网络栈

      2. 在这里插入图片描述

      3. CNI的优点是支持多种容器runtime，不仅仅是Docker

      4. 目前已有多种支持Kubernetes的网络方案，比如Flannel，Calico，Canal，Weave Net等，因为他们都实现了CNI规范，无论选择哪种方案，得到的网络模型都一样，即每个Pod都有独立的IP，可以直接通信，

    2. Network Policy
      1. Network Policy是Kubernetes的一种资源，Network Policy通过Label选择Pod，并指定其他Pod或外界如何与这些Pod通信
      2. 默认情况下，所有Pod是非隔离的，即任何来源的网络流量都能够访问Pod，没有任何限制，当为Pod定义了Network Policy时，只有Policy允许的流量才能访问Pod
      3. 不是所有的Kubernetes网络方案都支持Network Policy，比如Flannel就不支持，Calico支持，
    3. Canal：他用Flannel实现Kubernete集群网络，同时又用Calico实现Network Policy
      1. Canal作为DaemonSet部署到每个节点，属于kube-system这个namespace
    4. 实践Network Policy

      1. 部署一个httpd应用，配置文件为httpd.yaml在这里插入图片描述

      2. httpd有三个副本，通过NodePort类型的Service对外提供服务，部署应用在这里插入图片描述

      3. 当前没有定义任何Network Policy，验证应用可以被访问

        1. 启动一个busybox Pod，既可以访问Service，也可以Ping到副本Pod在这里插入图片描述

        2. 集群节点既可以访问到Service，也可以Ping到副本Pod在这里插入图片描述

        3. 集群外可以访问Service在这里插入图片描述

      4. 创建Network Policy

        1. 在这里插入图片描述

          1. 定义将次Network Policy中的访问规则应用于label为run:httpd的Pod，即httpd应用的三个副本Pod
          2. ingress中定义只有label为accsee: "true"的Pod才能访问应用
          3. 只能访问80端口

        2. 通过kubectl apply创建Network Policy

          1. 在这里插入图片描述

          2. 验证Network Policy的有效性

            1. busybox Pod已经不能访问Service

              1. 在这里插入图片描述

              2. 如果Pod添加了label access:"true"就能访问到应用，但Ping已经被禁止在这里插入图片描述

            2. 集群节点已经不能访问Service，也Ping不到副本Pod

              1. 在这里插入图片描述

            3. 集群外也不能访问Service

              1. 在这里插入图片描述

              2. 如果希望让集群节点和集群外(192.168.56.1)也能够访问到应用，可以对Network Policy做修改在这里插入图片描述

              3. 应用新的Network Policy在这里插入图片描述

              4. 现在集群节点和集群外(192.168.56.1)已经能够访问了在这里插入图片描述

          3. 通过ingress限制进入的流量，也可以用ingress限制外出的流量

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