[知识讲解篇-166] 循序渐进理解CNI机制与Flannel工作原理
发布网友
发布时间：2024-10-17 16:06
共1个回答
热心网友
时间：2024-10-17 16:17
CNI（Container Network Interface）是kubernetes网络集成的解决方案，专注于容器网络连接和容器销毁时的资源释放，支持多种网络模式，易于实现。常见的CNI实现有Flannel、Calico、Weave等。CNI插件有三种实现模式：UDP、VxLAN、host-gw。
Flannel采用Overlay网络模式，将TCP数据包装在另一种网络包中进行路由转发和通信。它会在每一个宿主机上运行名为flanneld的代理，为宿主机预先分配一个子网，并为Pod分配IP地址。数据包通过VXLAN、UDP或host-gw后端机制进行转发。不同宿主机下的Pod属于不同的子网，通过Etcd存储网络配置、子网和主机公共IP信息。
Flannel支持三种实现：UDP、VxLAN、host-gw。host-gw模式性能最高，但要求节点处于同一网段。VxLAN模式使用内核VxLAN模块维护二层网络，构建Overlay网络，源VTEP设备通过二层数据帧进行通信，将原始IP包封装并发送给目的VTEP设备。在Linux内核中，网络设备进行转发的依据来自FDB转发数据库。UDP模式下，数据包从容器经过docker0出现在宿主机，根据路由表进入flannel0设备后，宿主机上的flanneld进程收到IP包。flanneld根据目的IP地址匹配到对应的子网，从Etcd中找到宿主机的IP地址。然后将UDP封装的IP包发送给Node2。
VxLAN模式下，flannel.1设备作为VTEP，封装原始IP包，并通过二层数据帧发送给目的VTEP设备。封装过程只是在原始IP包前面加上一个VxLAN头，包含VNI标识。Linux内核会对数据桢进行拆包，根据VNI值交给flanneld处理。最终数据包通过宿主机网络传输到目的Node。
在host-gw模式下，每个Flannel子网的下一跳设置为对应宿主机的IP地址，宿主机充当容器通信路径的网关。数据包封装成三层IP包，使用路由表的下一跳设置MAC地址，通过二层网络传输到目的宿主机。如果两个Pod所在节点在同一网段，可以配置VxLAN支持host-gw功能，直接通过物理网卡的网关路由转发，提高VxLAN性能。
