1.概况

首先,flannel利用Kubernetes API或者etcd用于存储整个集群的网络配置,其中最主要的内容为设置集群的网络地址空间。例如,设定整个集群内所有容器的IP都取自网段“10.1.0.0/16”。

接着,flannel在每个主机中运行flanneld作为agent,它会为所在主机从集群的网络地址空间中,获取一个小的网段subnet,本主机内所有容器的IP地址都将从中分配。

然后,flanneld再将本主机获取的subnet以及用于主机间通信的Public IP,同样通过kubernetes API或者etcd存储起来。

最后,flannel利用各种backend mechanism,例如udp,vxlan等等,跨主机转发容器间的网络流量,完成容器间的跨主机通信。

 
1.1容器间的跨主机通信如何运行

如下图所示,集群范围内的网络地址空间为10.1.0.0/16,Machine A获取的subnet为10.1.15.0/24,且其中的两个容器IP分别为10.1.15.2/24和10.1.15.3/24,两者都在10.1.15.0/24这一子网范围内,对于下方的Machine B同理。如果上方Machine A中IP地址为10.1.15.2/24的容器要与下方Machine B中IP地址为10.1.16.2/24的容器进行通信,封包是如何进行转发的。从上文可知,每个主机的flanneld会将自己与所获取subnet的关联信息存入etcd中,例如,subnet 10.1.15.0/24所在主机可通过IP 192.168.0.100访问,subnet 10.1.16.0/24可通过IP 192.168.0.200访问。反之,每台主机上的flanneld通过监听etcd,也能够知道其他的subnet与哪些主机相关联。如上图,Machine A上的flanneld通过监听etcd已经知道subnet 10.1.16.0/24所在的主机可以通过Public 192.168.0.200访问,而且熟悉docker桥接模式的同学肯定知道,目的地址为10.1.16.2/24的封包一旦到达Machine B,就能通过cni0网桥转发到相应的pod,从而达到跨宿主机通信的目的。

因此,flanneld只要想办法将封包从Machine A转发到Machine B就OK了,而上文中的backend就是用于完成这一任务。不过,达到这个目的的方法是多种多样的,所以我们也就有了很多种backend. 在这里我们举例介绍的是最简单的一种方式hostgw : 因为Machine A和Machine B处于同一个子网内,它们原本就能直接互相访问。因此最简单的方法是:在Machine A中的容器要访问Machine B的容器时,我们可以将Machine B看成是网关,当有封包的目的地址在subnet 10.1.16.0/24范围内时,就将其直接转发至B即可。而这通过图中那条红色标记的路由就能完成,对于Machine B同理可得。由此,在满足仍有subnet可以分配的条件下,我们可以将上述方法扩展到任意数目位于同一子网内的主机。而任意主机如果想要访问主机X中subnet为S的容器,只要在本主机上添加一条目的地址为R,网关为X的路由即可。

下面,我们以问题驱动的方式来详细分析flannel是如何运作的。

 
2.节点初始化
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