集群网络系统

集群网络系统是 Kubernetes 的核心部分，但是想要准确理解它的工作原理可是个不小的挑战。 下面列出的是网络系统的的四个主要问题：

1. 高度耦合的容器间通信：这个已经被 Pod 和 localhost 通信解决了。
2. Pod 间通信：这是本文档讲述的重点。
3. Pod 与 Service 间通信：涵盖在 Service 中。
4. 外部与 Service 间通信：也涵盖在 Service 中。

Kubernetes 的宗旨就是在应用之间共享机器。 通常来说，共享机器需要两个应用之间不能使用相同的端口，但是在多个应用开发者之间 去大规模地协调端口是件很困难的事情，而且容易引入开发者无法控制的集群层面的问题。

动态分配端口也会给系统带来很多复杂度 - 每个应用都需要设置一个端口的参数， 而 API 服务器还需要知道如何将动态端口数值插入到配置模块中，服务也需要知道如何找到对方等等。 与其去解决这些问题，Kubernetes 选择了其他不同的方法。

要了解 Kubernetes 网络模型，请参阅此处。

Kubernetes IP 地址范围

Kubernetes 集群需要从以下组件中配置的可用地址范围中为 Pod、Service 和 Node 分配不重叠的 IP 地址：

• 配置网络插件并向 Pod 分配 IP 地址。
• 配置 kube-apiserver 并向 Service 分配 IP 地址。
• 配置 kubelet 或 cloud-controller-manager 并向 Node 分配 IP 地址。

集群网络类型

根据配置的 IP 协议族，Kubernetes 集群可以分为以下几类：

• 仅 IPv4：配置网络插件、kube-apiserver 和 kubelet/cloud-controller-manager 来仅分配 IPv4 地址。
• 仅 IPv6：配置网络插件、kube-apiserver 和 kubelet/cloud-controller-manager 来仅分配 IPv6 地址。
• IPv4/IPv6 或 IPv6/IPv4 双协议栈：
  • 配置网络插件来分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • 配置kube-apiserver 来分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • 配置kubelet 或 cloud-controller-manager 来分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • 所有组件必须就配置的主要 IP 协议族达成一致。

Kubernetes 集群只考虑 Pod、Service 和 Node 对象中存在的 IP 协议族，而不考虑所表示对象的现有 IP。 例如，服务器或 Pod 的网络接口上可能配置了多个 IP 地址，但在实现 Kubernetes 网络模型以及定义集群类型时， 只有 node.status.addresses 或 pod.status.ips 中列出的 IP 地址才会被纳入考虑范围。

如何实现 Kubernetes 的网络模型

网络模型由各节点上的容器运行时来实现。最常见的容器运行时使用 Container Network Interface (CNI) 插件来管理其网络和安全能力。 来自不同供应商 CNI 插件有很多。其中一些仅提供添加和删除网络接口的基本功能， 而另一些则提供更复杂的解决方案，例如与其他容器编排系统集成、运行多个 CNI 插件、高级 IPAM 功能等。

请参阅此页面了解 Kubernetes 支持的网络插件的非详尽列表。

接下来

网络模型的早期设计、运行原理都在联网设计文档里有详细描述。 关于未来的计划，以及旨在改进 Kubernetes 联网能力的一些正在进行的工作，可以参考 SIG Network 的 KEPs。