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一.K8S的三种网络

flannel的三种模式:

在 node01 节点上操作：

calico的 三种模式：

flannel 与 calico 的区别？

二.CoreDNS

 在所有 node 节点上操作：

在 master01 节点上操作：

​编辑

DNS 解析测试：

---

一.K8S的三种网络

节点网络       nodeIP         物理网卡的IP实现节点间的通信
Pod网络        podIP          Pod与Pod之间可通过Pod的IP相互通信
Service网络    clusterIP      在K8S集群内可通过service资源的clusterIP实现对Pod集群的网络代理转发
VLAN 和 VXLAN 的区别：
1）作用不同：VLAN主要用作于在交换机上逻辑划分广播域，还可以配合STP生成树协议阻塞路径接口，避免产生环路和广播风暴
             VXLAN可以将数据帧封装成UDP报文，再通过网络层传输给其它网络，从而实现虚拟大二层网络的通信
2）VXLAN支持更多的二层网络：VXLAN最多可支持 2^24 个；VLAN最多支持 2^12 个（4096-2）
3）VXLAN可以防止物理交换机MAC表耗尽：VLAN需要在交换机的MAC表中记录MAC物理地址；VXLAN采用隧道机制，MAC物理地址不需记录在交换机

flannel的三种模式:

UDP      出现最早的模式，但是性能最差，基于flanneld应用程序实现数据包的封装/解封装
VXLAN    flannel的默认模式，也是推荐使用的模式，性能比UDP模式更好，基于内核实现数据帧的封装/解封装，而且配置简单使用方便
HOST-GW  性能最好的模式，但是配置负载，且不能跨网段

flannel的UDP模式工作原理:
1）原始数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel0虚拟接口
2）flanneld服务进程会监听flannel0接口接收到的数据，flanneld进程会将原始数据包封装到UDP报文里
3）flanneld进程会根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的nodeIP，并在UDP报文外封装nodeIP头部、MAC头部，再通过物理网卡发送到目标node节点
4）UDP报文通过8285端口送达到目标node节点的flanneld进程进行解封装，再根据本地路由规则通过flannel0接口发送到cni0网桥，再由cni0发送到目标Pod容器

在 node01 节点上操作：

上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中：

docker load -i flannel-cni-plugin.tar

docker load -i flannel.tar

tar xf cni-plugins-linux-amd64-v1.3.0.tgz -C /opt/cni/bin

复制kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络：

scp kube-flannel.yml 192.168.233.10:/opt/k8s/

查看master：

kubectl apply -f kube-flannel.yml 

kubectl get pods -n kube-flannel

kubectl get pods -n kube-flannel -owide

看下node节点ip：

查看master文件使用的网络模式：

      apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  labels:
    k8s-app: flannel
    pod-security.kubernetes.io/enforce: privileged
  name: kube-flannel
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  labels:
    k8s-app: flannel
  name: flannel
  namespace: kube-flannel
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  labels:
    k8s-app: flannel
  name: flannel
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - get
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
- apiGroups:
  - networking.k8s.io
  resources:
  - clustercidrs
  verbs:
  - list
  - watch
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  labels:
    k8s-app: flannel
  name: flannel
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: flannel
  namespace: kube-flannel
---
apiVersion: v1
data:
  cni-conf.json: |
    {
      "name": "cbr0",
      "cniVersion": "0.3.1",
         "plugins": [
        {
          "type": "flannel",
          "delegate": {
            "hairpinMode": true,
            "isDefaultGateway": true
          }
        },
        {
          "type": "portmap",
          "capabilities": {
            "portMappings": true
          }
        }
      ]
    }
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "vxlan"
      }
    }
kind: ConfigMap
metadata:
  labels:
    app: flannel
    k8s-app: flannel
    tier: node
  name: kube-flannel-cfg
  namespace: kube-flannel
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  labels:
    app: flannel
    k8s-app: flannel
    tier: node
  name: kube-flannel-ds
  namespace: kube-flannel
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: flannel
      k8s-app: flannel
  template:
    metadata:
      labels:
        app: flannel
        k8s-app: flannel
        tier: node
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      containers:
      - args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        - name: EVENT_QUEUE_DEPTH
          value: "5000"
        image: docker.io/flannel/flannel:v0.21.5
        name: kube-flannel
        resources:
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 50Mi
        securityContext:
          capabilities:
            add:
            - NET_ADMIN
            - NET_RAW
          privileged: false
        volumeMounts:
        - mountPath: /run/flannel
          name: run
        - mountPath: /etc/kube-flannel/
          name: flannel-cfg
        - mountPath: /run/xtables.lock
          name: xtables-lock
      hostNetwork: true
      initContainers:
      - args:
        - -f
        - /flannel
        - /opt/cni/bin/flannel
        command:
        - cp
        image: docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.1.2
        name: install-cni-plugin
        volumeMounts:
        - mountPath: /opt/cni/bin
          name: cni-plugin
      - args:
        - -f
        - /etc/kube-flannel/cni-conf.json
        - /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
        command:
        - cp
        image: docker.io/flannel/flannel:v0.21.5
        name: install-cni
        volumeMounts:
        - mountPath: /etc/cni/net.d
          name: cni
        - mountPath: /etc/kube-flannel/
          name: flannel-cfg
      priorityClassName: system-node-critical
      serviceAccountName: flannel
      tolerations:
      - effect: NoSchedule
        operator: Exists
      volumes:
      - hostPath:
          path: /run/flannel
        name: run
      - hostPath:
          path: /opt/cni/bin
        name: cni-plugin
      - hostPath:
          path: /etc/cni/net.d
        name: cni
      - configMap:
          name: kube-flannel-cfg
        name: flannel-cfg
      - hostPath:
          path: /run/xtables.lock
          type: FileOrCreate
        name: xtables-lock

flannel的VXLAN模式工作原理:

1）原始数据帧从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel.1虚拟接口
2）flannel.1接口接收到数据帧后添加VXLAN头部，并在内核将原始数据帧封装到UDP报文里
3）根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的nodeIP，并在UDP报文外封装nodeIP头部、MAC头部，再通过物理网卡发送到目标node节点
4）UDP报文通过8472端口送达到目标node节点的flannel.1接口并在内核进行解封装，再根据本地路由规则发送到cni0网桥，再由cni0发送到目标Pod容器

calico的 三种模式：

calico的IPIP模式工作原理:

1）原始数据包从源主机的Pod容器发出，通过 veth pair 设备送达到tunl0接口，再被内核的IPIP驱动封装到node节点网络的IP报文里
2）根据Felix维护的路由规则通过物理网卡发送到目标node节点
3）IP数据包到达目标node节点的tunl0接口后再通过内核的IPIP驱动解封装得到原始数据包，再根据本地路由规则通过 veth pair 设备送达到目标Pod容器

calico的BGP模式工作原理（本质就是通过路由规则来实现Pod之间的通信）
每个Pod容器都有一个 veth pair 设备，一端接入容器，另一个接入宿主机网络空间，并设置一条路由规则。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的，由 BIRD 组件基于 BGP 动态路由协议分发路由信息给其它节点。
1）原始数据包从源主机的Pod容器发出，通过 veth pair 设备送达到宿主机网络空间
2）根据Felix维护的路由规则通过物理网卡发送到目标node节点
3）目标node节点接收到数据包后，会根据本地路由规则通过 veth pair 设备送达到目标Pod容器

flannel 与 calico 的区别？

flannel： UDP  VXLAN  HOST-GW
默认网段：10.244.0.0/16
通常会采用VXLAN模式，用的是叠加网络、IP隧道方式传输数据，对性能有一定的影响。
Flannel产品成熟，依赖性较少，易于安装，功能简单，配置方便，利于管理。但是不具备复杂的网络策略配置能力。

calico： IPIP  BGP  混合模式（CrossSubnet）
默认网段：192.168.0.0/16
使用IPIP模式可以实现跨子网传输，但是传输过程中需要额外的封包和解包过程，对性能有一定的影响。
使用BGP模式会把每个node节点看作成路由器，通过Felix、BIRD组件来维护和分发路由规则，可实现直接通过BGP路由协议实现路由转发，传输过程中不需要额外封包和解包过程，因此性能较好，但是只能在同一个网段里使用，无法跨子网传输。
calico不使用cni0网桥，而使通过路由规则把数据包直接发送到目标主机，所以性能较高；而且还具有更丰富的网络策略配置管理能力，功能更全面，但是维护起来较为复杂。

所以对于较小规模且网络要求简单的K8S集群，可以采用flannel作为cni网络插件。对于K8S集群规模较大且要求更多的网络策略配置时，可以考虑采用性能更好功能更全面的calico或cilium。

二.CoreDNS

CoreDNS 是 K8S 默认的集群内部 DNS 功能实现，为 K8S 集群内的 Pod 提供 DNS 解析服务
根据 service 的资源名称 解析出对应的 clusterIP
根据 statefulset 控制器创建的Pod资源名称 解析出对应的 podIP

 在所有 node 节点上操作：

上传 coredns.tar 到 /opt 目录中：

docker load -i coredns.tar

在 master01 节点上操作：

上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS ：

# __MACHINE_GENERATED_WARNING__

apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
      kubernetes.io/cluster-service: "true"
      addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
  name: system:coredns
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - endpoints
  - services
  - pods
  - namespaces
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - get
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
    addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
  name: system:coredns
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:coredns
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: coredns
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
      addonmanager.kubernetes.io/mode: EnsureExists
data:
  Corefile: |
    .:53 {
        errors
        health {
            lameduck 5s
        }
        ready
        kubernetes cluster.local in-addr.arpa ip6.arpa {
            pods insecure
            fallthrough in-addr.arpa ip6.arpa
            ttl 30
        }
        prometheus :9153
        forward . /etc/resolv.conf {
            max_concurrent 1000
        }
        cache 30
        loop
        reload
        loadbalance
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: coredns
  namespace: kube-system
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  # replicas: not specified here:
  # 1. In order to make Addon Manager do not reconcile this replicas parameter.
  # 2. Default is 1.
  # 3. Will be tuned in real time if DNS horizontal auto-scaling is turned on.
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: kube-dns
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: kube-dns
    spec:
      securityContext:
        seccompProfile:
          type: RuntimeDefault
      priorityClassName: system-cluster-critical
      serviceAccountName: coredns
      affinity:
        podAntiAffinity:
          preferredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
          - weight: 100
            podAffinityTerm:
              labelSelector:
                matchExpressions:
                  - key: k8s-app
                    operator: In
                    values: ["kube-dns"]
              topologyKey: kubernetes.io/hostname
      tolerations:
        - key: "CriticalAddonsOnly"
          operator: "Exists"
      nodeSelector:
        kubernetes.io/os: linux
      containers:
      - name: coredns
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/coredns:1.7.0
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        resources:
          limits:
            memory: 170Mi
          requests:
            cpu: 100m
            memory: 70Mi
        args: [ "-conf", "/etc/coredns/Corefile" ]
        volumeMounts:
        - name: config-volume
          mountPath: /etc/coredns
          readOnly: true
        ports:
        - containerPort: 53
          name: dns
          protocol: UDP
        - containerPort: 53
          name: dns-tcp
          protocol: TCP
        - containerPort: 9153
          name: metrics
          protocol: TCP
        livenessProbe:
          httpGet:
            path: /health
            port: 8080
            scheme: HTTP
          initialDelaySeconds: 60
          timeoutSeconds: 5
          successThreshold: 1
          failureThreshold: 5
        readinessProbe:
          httpGet:
            path: /ready
            port: 8181
            scheme: HTTP
        securityContext:
          allowPrivilegeEscalation: false
          capabilities:
            add:
            - NET_BIND_SERVICE
            drop:
            - all
          readOnlyRootFilesystem: true
      dnsPolicy: Default
      volumes:
        - name: config-volume
          configMap:
            name: coredns
            items:
            - key: Corefile
              path: Corefile
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: kube-dns
  namespace: kube-system
  annotations:
    prometheus.io/port: "9153"
    prometheus.io/scrape: "true"
  labels:
    k8s-app: kube-dns
    kubernetes.io/cluster-service: "true"
    addonmanager.kubernetes.io/mode: Reconcile
    kubernetes.io/name: "CoreDNS"
spec:
  selector:
    k8s-app: kube-dns
  clusterIP: 10.0.0.2
  ports:
  - name: dns
    port: 53
    protocol: UDP
  - name: dns-tcp
    port: 53
    protocol: TCP
  - name: metrics
    port: 9153
    protocol: TCP

kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system 

DNS 解析测试：

kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh

kubelet get svc