Flannel原理

2024-05-11 07:18
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本文主要是介绍Flannel原理,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Flannel是 CoreOS 团队针对 Kubernetes 设计的一个覆盖网络(Overlay Network)工具,其目的在于帮助每一个使用 Kuberentes 的 CoreOS 主机拥有一个完整的子网。这次的分享内容将从Flannel的介绍、工作原理及安装和配置三方面来介绍这个工具的使用方法。 
一、Flannel介绍
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。 

在Kubernetes的网络模型中,假设了每个物理节点应该具备一段“属于同一个内网IP段内”的“专用的子网IP”。例如: 
节点A:10.0.1.0/24节点B:10.0.2.0/24节点C:10.0.3.0/24
但在默认的Docker配置中,每个节点上的Docker服务会分别负责所在节点容器的IP分配。这样导致的一个问题是,不同节点上容器可能获得相同的内外IP地址。并使这些容器之间能够之间通过IP地址相互找到,也就是相互ping通。 

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: 


这张图的信息量很全,下面简单的解读一下。 

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。 

Flannel通过Etcd服务维护了一张节点间的路由。 

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。 

第一个问题,UDP封装是怎么一回事? 

我们来看下面这个图,这是在其中一个通信节点上抓取到的ping命令通信数据包。可以看到在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。 

第二个问题,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,见下图。 


这个是在运行了Flannel服务的节点上查看到的Docker服务进程运行参数。 

注意其中的“--bip=172.17.18.1/24”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。 

第三个问题,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? 

我们来看一眼安装了Flannel的节点上的路由表。下面是数据发送节点的路由表: 


这个是数据接收节点的路由表: 


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。

转载地址:http://udn.yyuap.com/thread-91725-1-1.html


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http://www.chinasem.cn/article/978856

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