Kubernetes Flannel:HOST-GW模式

host-gw模式相比vxlan简单了许多,直接添加路由,将目的主机当做网关,直接路由原始封包

没有隧道这一说了,它们之间就是通过原始的数据包进行封装的。

 当你设置flannel使用host-gw模式,flanneld会在宿主机上创建节点的路由表:

# ip route
default via 192.168.31.1 dev ens33 proto static metric 100
10.244.0.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.0.1
10.244.1.0/24 via 192.168.31.63 dev ens33
10.244.2.0/24 via 192.168.31.61 dev ens33
192.168.31.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.31.62 metric 100
目的 IP 地址属于 10.244.1.0/24 网段的 IP 包,应该经过本机的 eth0 设备发出去(即:dev eth0);并且,它下一跳地址是 192.168.31.63(即:via 192.168.31.63)。
一旦配置了下一跳地址,那么接下来,当 IP 包从网络层进入链路层封装成帧的时候,eth0 设备就会使用下一跳地址对应的 MAC 地址,作为该数据帧的目的 MAC 地址。
而 Node 2 的内核网络栈从二层数据帧里拿到 IP 包后,会“看到”这个 IP 包的目的 IP 地址是 10.244.1.20,即 container-2 的
IP 地址。这时候,根据 Node 2 上的路由表,该目的地址会匹配到第二条路由规则(也就是 10.244.1.0 对应的路由规则),从而进入 cni0 网桥,进而进入到 container-2 当中。
可见,数据包是封装成帧发送出去的,会使用路由表的下一跳来设置目的MAC地址,会经过二层网络到达目的节点,因此,host gw模式必须要求集群宿主机之间二层连通。
跨界点通信就意味着将数据包发送给上层的路由器,要看数据包的源ip和目标ip进行转发,源ip和目标ip为pod容器的ip,上面的路由器肯定是不认识的,因为没有学习k8s里面的网络,所以直接就给丢弃了。
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在上述的VXLAN的示例中,Node1和Node2其实是同一宿主机中的两台使用桥接模式的虚机,也就是说它们在一个二层网络中。在二层网络互通的情况下,直接配置节点的三层路由即可互通,不需要使用VXLAN隧道。要使用host-gw模式,需要修改 ConfigMap kube-flannel-cfg ,将 Backend.Type 从vxlan改为host-gw,然后重启所有kube-flannel Pod即可:

...  net-conf.json: |    {
   
         "Network": "10.244.0.0/16",      "Backend": {
   
           "Type": "host-gw" // <- 改成host-gw      }    } ...

host-gw模式下的通信过程如下图所示:

在host-gw模式下,由于不涉及VXLAN的封包解包,不再需要flannel.1虚机网卡。flanneld 负责为各节点设置路由 ,将对应节点Pod子网的下一跳地址指向对应的节点的IP,如图中路由表①所示。[root@Node1 ~]# ip r

...10.244.0.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.0.110.244.1.0/24 via 192.168.50.3 dev eth0 # Node2子网的下一跳地址指向Node2的public ip。...

由于没有封包解包带来的消耗,host-gw是性能最好的。不过一般在云环境下,都不支持使用host-gw的模式,在私有化部署的场景下,可以考虑。

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HOST-GW模式

与UDP模式和VXLAN模式不同,HOST-GW模式属于路由的方式,无需经过任何封包和解包,纯路由机制实现,因此性能比较高。但是HOST-GW模式只支持宿主机之间二层连接,要求集群中所以节点必须处于同一个网络中。如果不在一个网络中,三层设备路由器缺少Pod 网络的路由规则,无法转发数据包。

HOST-GW模式将目的主机当作网关,直接路由原始的数据包。flanneld会在集群节点上创建并维护路由表,当数据包到达集群节点的时,就会根据路由表直接发送到下一跳,也就是同网段的节点IP,直接通过二层网络将数据转发到目的节点上;目的节点再根据路由表规则转发到cni网桥,网桥根据路由规则转发到容器里面。

HOST-GW模式通过路由转发实现高性能网络通信,但是这种模式局限性很大,节点之间都要相互有点对点的路由覆盖,每个节点上有n-1个路由,而n个节点共有n(n-1)/2个路由,才能保证flannel的flat网络能力。

K8s网络组件之Flannel:小结


VXLAN特点:

先进行二层帧封装,再通过宿主机网络封装,解封装也一样,所以增加性能开销
对宿主机网络要求低,只要三层网络可达
Host-GW特点:
直接路由转发,性能损失很小
对宿主机网络要求二层可达

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