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容器网络深入理解

在 Kubernetes 中，容器之间的网络通信至关重要。Kubernetes 本身并不负责容器网络的实现，而是通过插件化的方式支持不同网络接入方案。要实现容器网络的正确通信，必须遵循以下基本原则：

容器网络的 Linux 基础

Linux 容器的网络模型基于网络命名空间（Network Namespace）实现，其中包括以下关键组成部分：

• Veth Pair：用于在不同网络命名空间之间建立通信，通过虚拟网卡实现数据传递。
• iptables/netfilter：管理网络数据包的过滤、限流等功能，是 Linux 网络协议栈的核心。
• 网桥（Bridge）：类似功能于交换机，实现二层网络通信。
• 路由系统：负责路由表的维护与数据包的转发。

通过这些技术，容器可以在宿主机上使用 veth pair 连接到 docker0 网桥，从而实现跨容器的通信。

跨主机网络通信

Kubernetes 默认配置下，不同宿主机上的容器无法直接通信。为了解决这个问题，社区开发了多种网络方案，其中最重要的有 CNI（容器网络接口）插件。CNI 插件为容器网络提供标准化接口，支持如下的实现模式：

Flannel 的 Host-GW 模式是最简单的路由模式，通过将容器网络编码在主机节点的路由表中实现通信。Calico 则通过 BGP 路由协议实现动态路由共享，适用于大规模网络环境。

Calico 的工作原理

Calico 的核心功能包括：

• CNI 插件：与 Kubernetes 集成，接收网络请求。
• ** Felix**：管理宿主机路由和 FIB（转发信息库）。
• ** BIRD**：维护路由信息，类似路由器的功能。
• ** Confd**：处理配置管理。

在跨主机通信中，Calico 为每个容器配置 veth pair 设备，并在宿主机路由表中添加路由规则。这样，容器发出的 IP 包经过 veth pair 设备转发到宿主机，然后根据路由表规则转发到目标宿主机，最终到达目标容器。

总结

通过对 Kubernetes 容器网络的理解，可以明确其基于 Linux 网络技术，依赖 CNI 插件实现复杂的网络通信功能。选择合适的网络方案（如 Flannel 或 Calico）可以根据实际需求实现高性能的容器通信。