Kubernetes网络深度探索：CNI、Docker与OpenvSwitch实战

"k8s-networking.pdf 是一份关于Linux虚拟网络、Kubernetes网络模型、Docker网络模型、CNI、DPDK、OpenvSwitch以及网络控制器Vortex项目和OpenStack网络实践的综合文档。" 在Kubernetes中，网络虚拟化是实现容器之间和服务之间高效通信的关键。Kubernetes网络模型设计的目标是保证每个Pod（容器的逻辑分组）都有一个唯一的IP地址，且Pod内的所有容器可以直接相互通信，无需任何NAT转换。这一模型基于以下概念： 1. **Linux Namespaces**：容器的基础隔离机制，它包括多个命名空间，如Mount Namespace（文件系统挂载点隔离）、UTS Namespace（主机名和域名隔离）、IPC Namespace（进程间通信资源隔离）、PID Namespace（进程ID空间隔离）、Network Namespace（网络接口隔离）和User Namespace（用户ID/组ID空间隔离）。这些命名空间确保了容器间的独立性。 2. **Container Network Interfaces (CNI)**：CNI是Kubernetes中用于配置容器网络接口的标准插件接口。它定义了一种方式来声明和管理容器网络环境，确保容器能获得网络连接。CNI插件负责创建、配置和删除网络接口，如veth对，以及将它们连接到适当的网络桥接设备。 3. **Docker Networking Model**：Docker也提供了自己的网络模型，支持桥接网络、overlay网络等多种模式。在Docker中，容器通过容器桥接网络进行通信，可以使用NAT进行外部网络访问。Docker网络可以通过用户定义的网络（UDN）实现更灵活的网络策略。 4. **OpenvSwitch (OVS)**：是一种可编程的虚拟交换机，广泛应用于Kubernetes集群中，提供多租户、高性能的网络连接。OVS可以在不同网络namespace之间建立连接，支持SDN（软件定义网络）策略，如流表规则，以实现高级网络控制。 5. **DPDK (Data Plane Development Kit)**：DPDK是一套快速处理数据包的库，适用于用户态网络栈。在Kubernetes环境中，它可以用于构建高性能、低延迟的网络解决方案，如网络控制器Vortex项目，它利用DPDK加速网络包处理，提高容器网络性能。 6. **Network Controller (如Vortex)**：网络控制器是Kubernetes的一部分，用于自动化网络配置和管理。Vortex项目是其中一个示例，它监控网络状态，动态配置网络资源，确保网络服务的高可用性和弹性。 7. **OpenStack Networking**：在更广阔的云环境背景下，OpenStack提供了一个全面的网络服务，包括虚拟网络、路由、安全组等。Kubernetes可以与OpenStack网络服务集成，为集群提供更丰富的网络功能。 这些技术共同构建了Kubernetes网络的复杂而强大的基础架构，允许在大规模部署中轻松管理和扩展容器网络。理解并掌握这些概念对于Kubernetes的网络运维和优化至关重要。