docker Flannel实现跨宿主主机容器互联

一、简介

Flannel是CoreOS团队针对Kubernetes设计的一个网络规划服务，简单来说，它的功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。

Flannel的设计目的就是为集群中的所有节点重新规划IP地址的使用规则，从而使得不同节点上的容器能够获得“同属一个内网”且”不重复的”IP地址，并让属于不同节点上的容器能够直接通过内网IP通信。

二、Flannel的工作原理

Flannel实质上是一种“覆盖网络(overlay network)”，也就是将TCP数据包装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前已经支持UDP、VxLAN、AWS VPC和GCE路由等数据转发方式。

默认的节点间数据通信方式是UDP转发，在Flannel的GitHub页面有如下的一张原理图：

对上图的简单解释：

1）数据从源容器中发出后，经由所在主机的docker0虚拟网卡转发到flannel0虚拟网卡，这是个P2P的虚拟网卡，flanneld服务监听在网卡的另外一端。

2）Flannel通过Etcd服务维护了一张节点间的路由表，在稍后的配置部分我们会介绍其中的内容。

3）源主机的flanneld服务将原本的数据内容UDP封装后根据自己的路由表投递给目的节点的flanneld服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的flannel0虚拟网卡，

然后被转发到目的主机的docker0虚拟网卡，最后就像本机容器通信一下的有docker0路由到达目标容器。

这样整个数据包的传递就完成了，这里需要解释三个问题：

1）UDP封装是怎么回事？

在UDP的数据内容部分其实是另一个ICMP（也就是ping命令）的数据包。原始数据是在起始节点的Flannel服务上进行UDP封装的，投递到目的节点后就被另一端的Flannel服务

还原成了原始的数据包，两边的Docker服务都感觉不到这个过程的存在。

2）为什么每个节点上的Docker会使用不同的IP地址段？

这个事情看起来很诡异，但真相十分简单。其实只是单纯的因为Flannel通过Etcd分配了每个节点可用的IP地址段后，偷偷的修改了Docker的启动参数。

在运行了Flannel服务的节点上可以查看到Docker服务进程运行参数（ps aux|grep docker|grep "bip"），例如“--bip=182.48.56.1/24”这个参数，它限制了所在节

点容器获得的IP范围。这个IP范围是由Flannel自动分配的，由Flannel通过保存在Etcd服务中的记录确保它们不会重复。

3）为什么在发送节点上的数据会从docker0路由到flannel0虚拟网卡，在目的节点会从flannel0路由到docker0虚拟网卡？

例如现在有一个数据包要从IP为172.17.18.2的容器发到IP为172.17.46.2的容器。根据数据发送节点的路由表，它只与172.17.0.0/16匹配这条记录匹配，因此数据从docker0出来以后就被投递到了flannel0。同理在目标节点，由于投递的地址是一个容器，因此目的地址一定会落在docker0对于的172.17.46.0/24这个记录上，自然的被投递到了docker0网卡。

三、搭建服务

1、环境准备（相同配置）

1）系统环境

主机名	系统	宿主IP	服务
master	CentOS7.4	192.168.56.128	主控端（采用etcd）
slave1	CentOS7.4	192.168.56.130	被控端

2）建议暂时关闭防火墙，测试完毕再开启防火墙和相关端口

3）设置主机名及绑定hosts

# vim /etc/hosts

192.168.56.128 master

192.168.56.128 etcd

192.168.56.130 slave1

3）安装docker（再次省略）

2、在master节点配置

2.1、安装etcd服务

1）yum安装

# yum install etcd -y

2）修改etcd配置文件

# cp /etc/etcd/etcd.conf /etc/etcd/etcd.conf_bak

3）启动服务

[root@master ~]# systemctl start etcd.service

[root@master ~]# systemctl enable etcd.service

# netstat -tnlp | grep -E "4001|2380"

# ps -ef | grep etcd

4）验证

# etcdctl --help

# etcdctl set etcdkey "hello"

# etcdctl get etcdkey

# etcdctl -C http://etcd:4001 cluster-health

# etcdctl -C http://etcd:2379 cluster-health

2.2、安装Flannel服务

1）yum安装flannel

# yum install flannel -y

2）配置flannel文件

# cp /etc/sysconfig/flanneld /etc/sysconfig/flanneld_bak

# vim /etc/sysconfig/flanneld

3）配置etcd中关于flannel的key（只能在etcd节点上操作）

Flannel使用Etcd进行配置，来保证多个Flannel实例之间的配置一致性，所以需要在etcd上进行如下配置（'/atomic.io/network/config'这个key与上面的/etc/sysconfig/flannel中的配置项FLANNEL_ETCD_PREFIX是相对应的，错误的话启动就会出错）：

# etcdctl mk /atomic.io/network/config '{ "Network": "172.18.0.0/16" }'