Kubernetes网络通讯模式深度解析
Kubernetes的网络模型建立在所有Pod能够直接相互通讯的假设之上,这构建了一个扁平且互联的网络空间。在如GCE(Google Cloud Engine)等云环境中,这一网络模型已预先配置,但在自建的Kubernetes集群中,我们需要自行实现这一网络架构,以确保跨节点的Docker容器之间可以相互通讯。本文将详细探讨Kubernetes的网络通讯模式,包括通信类型、网络结构以及组件通讯机制等方面。
一、Kubernetes网络通讯类型
Kubernetes的网络通讯类型主要包括Pod内部容器间的通讯、Pod间的通讯以及Pod与Service间的通讯。
-
Pod内部容器间通讯
Pod内部的所有容器共享同一个网络命名空间,包括IP地址和端口空间。这意味着它们可以通过localhost进行通讯。实际上,Kubernetes使用了一个名为Pause的容器作为Pod的基础设施容器,所有其他容器都与这个Pause容器共享网络命名空间。Pod内的容器通过Pause容器的loopback接口进行通讯,从而实现高效的内部通讯。
-
Pod间通讯
对于Pod间的通讯,在自建的Kubernetes集群中,我们需要解决跨节点的Docker容器通讯问题。通常,我们会采用Overlay Network技术,例如Flannel、Calico等,来确保跨节点的Pod能够直接相互通讯。Overlay Network通过在底层物理网络之上构建一个虚拟网络层,使得不同节点上的Pod可以像在同一局域网内一样进行通讯。
-
Pod与Service通讯
Service是Kubernetes中的一个抽象层,它定义了一个逻辑集合和访问它们的策略。Service允许你访问一组运行在一个或多个Pods上的应用。Kubernetes通过iptables或IPVS等机制来实现Service的流量分发,将访问Service的流量转发到后端的Pods上。这样,Pod的IP地址对于外部来说是不透明的,Service提供了一个稳定的访问入口。
二、Kubernetes网络结构
Kubernetes的网络结构可以分为节点网络、Pod网络和Service网络三个层次。
-
节点网络
节点网络是基于物理网络构建的,它是Kubernetes集群内外通信的基础。每个节点都有一个唯一的IP地址,用于节点间的通信以及节点与外部网络的通信。
-
Pod网络
Pod网络是Kubernetes集群内部的一个逻辑网络,它构建在节点网络之上。Pod网络具有扁平化的特点,即所有Pod都处于同一个逻辑网络中,它们可以直接通过IP地址进行通信。这一特点保证了Pod间的无缝通讯,为容器化应用的部署和管理提供了便利。
-
Service网络
Service网络是Kubernetes为Service提供的一个虚拟网络层。Service网络通过Service IP和负载均衡机制,为Pod提供了一个稳定的访问入口。Service IP是一个虚拟IP地址,它不属于任何具体的Pod,而是由Kubernetes集群动态分配的。当外部流量访问Service时,Kubernetes会根据负载均衡策略将流量分发到后端的Pods上。
三、Kubernetes组件通讯机制解析
在Kubernetes集群中,Flannel是一个常用的网络插件,它用于构建Overlay Network并实现Pod间的跨节点通讯。下面以Flannel为例,详细解析Kubernetes组件的通讯机制。
-
Flannel简介
Flannel是CoreOS团队为Kubernetes设计的一个网络插件,它旨在为集群内各节点上的Docker容器分配全集群唯一的虚拟IP,并构建Overlay Network。Flannel通过UDP封装、VXLAN隧道等技术,实现跨节点的容器间通讯。同时,Flannel还提供了一个子网管理工具,用于分配和管理集群内各节点的子网资源。
-
Flannel通信过程
Flannel的通信过程可以分为以下几个步骤:
-
Pod内通讯:Pod内的所有容器共享同一个网络命名空间,因此它们可以通过localhost进行通讯。这实际上是利用了Docker的网络隔离机制,将Pod内的容器置于同一个网络环境中。
-
跨节点Pod通讯:当Pod需要跨节点通讯时,Flannel会将源Pod的IP包封装在一个新的UDP包中,并发送到目标节点的Flannel守护进程。目标节点的Flannel守护进程接收到UDP包后,会解封装出原始的IP包,并将其发送到目标Pod的Docker0网桥上。这样,跨节点的Pod就可以像在同一局域网内一样进行通讯了。需要注意的是,如果源Pod和目标Pod位于同一节点上,那么它们之间的通讯将直接通过Docker0网桥进行,而不需要经过Flannel的封装和解封装过程。
-
Pod至Service通讯:Pod访问Service时,首先会通过DNS解析出Service的Cluster IP地址。然后,Pod会向这个Cluster IP地址发送请求。Kubernetes集群中的每个节点都会运行一个kube-proxy进程,它负责监听Service的Cluster IP地址和端口。当kube-proxy接收到Pod的请求时,它会根据Service的配置信息,将请求转发到后端的Pods上。这一转发过程可以通过iptables或IPVS等机制来实现。
-
Pod至外网通讯:Pod发出的外网请求会经过宿主机的路由表处理。如果路由表中存在匹配的路由条目,则请求会被转发到相应的网关或接口上。否则,请求会被丢弃或进行其他处理。在Kubernetes集群中,我们通常会在宿主机上配置一条默认路由,将所有外网请求转发给集群外部的网关设备。同时,为了确保Pod发出的请求能够以宿主机IP作为源地址发送出去,我们还需要在宿主机上配置iptables规则进行NAT(网络地址转换)。
-
外网访问Pod:外网访问Pod通常需要通过NodePort类型的Service来实现。NodePort类型的Service会在集群的每个节点上分配一个相同的端口号,并将这个端口号映射到后端Pods的某个端口上。当外网流量访问集群中任意一个节点的这个端口号时,kube-proxy会将流量转发到后端的Pods上。这样,外网用户就可以通过访问集群中任意一个节点的NodePort来访问Pod了。
-
-
ETCD与Flannel的协作
Flannel使用ETCD作为其后端存储系统,用于存储和管理Flannel可分配的IP地址段资源。ETCD是一个分布式键值存储系统,它提供了高可用性和数据一致性保证。Flannel守护进程会定期从ETCD中读取子网信息,并根据这些信息构建和维护节点间的路由表。当集群中有新的节点加入或离开时,Flannel守护进程会更新ETCD中的子网信息,并重新构建路由表以确保跨节点通讯的顺畅进行。
Flannel与ETCD的协作机制使得Flannel能够动态地管理集群中的子网资源,并根据集群的变化自动调整路由表。这一机制为Kubernetes集群提供了一个灵活且可扩展的网络通讯体系,为容器化应用的部署和管理提供了坚实的基础。
四、总结
Kubernetes的网络通讯模式是一个复杂而高效的系统,它建立在所有Pod能够直接相互通讯的假设之上,并通过节点网络、Pod网络和Service网络三个层次来实现。在自建的Kubernetes集群中,我们需要采用Overlay Network技术来解决跨节点的Docker容器通讯问题,而Flannel等网络插件则为我们提供了便捷的实现方式。
同时,Kubernetes还通过iptables或IPVS等机制来实现Service的流量分发,为Pod提供了一个稳定的访问入口。ETCD作为Flannel的后端存储系统,为Flannel提供了高可用性和数据一致性保证,使得Flannel能够动态地管理集群中的子网资源并根据集群的变化自动调整路由表。通过以上机制,Kubernetes构建了一个高效、灵活且可扩展的网络通讯体系,为容器化应用的部署与管理提供了坚实的基础。
最后如果想一个 不错的学习方式,可以考虑我们社区
我们的社区Linux内容旨在为学员提供一个从入门到精通的全方位学习路径,涵盖了Linux系统的安装、基础操作、文件管理、权限管理、服务管理、网络配置与管理、系统监控、磁盘管理、进程与任务调度等多个方面。课程内容丰富,结构清晰,既有深入浅出的理论讲解,也有丰富的实战案例和动手练习,帮助学员逐步构建起扎实的Linux系统运维与管理能力。
内容结构从初识Linux开始,逐步引导学员了解Linux系统的基本概念、安装方式、终端使用技巧,进而深入到文件系统的操作与管理、用户与组权限的配置、进程与任务调度的设置等。同时,课程还详细介绍了Linux系统的网络配置与管理、服务部署与监控、磁盘分区与RAID配置等高级话题,帮助学员全面掌握Linux系统的运维技能。
此外,还包含了一些扩展内容,如GPT分区介绍、LVM管理、shadow文件解析等,旨在拓宽学员的知识面,提升其在复杂环境下的Linux系统管理能力。
社区的边界与自我定位
当然,我也清楚地认识到,ICT社区并非万能。它主要聚焦于具体问题的解答和深入交流,对于编程开发类技术能力的系统性提升帮助有限。同时,社区也不适合作为系统学习的唯一途径;系统性的学习仍需依赖于专业的课程和培训。
因此,我希望每位成员都能根据自己的实际需求,合理利用社区资源。如果你正在寻找一个能够深入交流、获得个性化指导的平台,那么ICT社区无疑是你的不二之选。
目前,知识星球已汇聚超过100篇高质量文章与解答,横跨Linux、OpenStack、云原生等多元化领域,形成了一个内容丰富、资讯前沿的知识宝库。我坚持每周更新,确保这一知识源泉能够实时同步至星球内,让同学们轻松把握行业动态与技术前沿。然而,值得明确的是,知识星球虽为学习利器,却非“一蹴而就”的万能钥匙。其效用与影响力存在着明确的边界与考量:
限制一:个人精力的局限性。多年深耕知识传播领域,让我积累了丰富的见解与经验,但这也意味着我的个人精力与关注范围有限。对于已具备高度自我精进能力的学习者而言,星球或许更多是作为一个资料获取站,而在深度个性化指导与全方位辅助上,可能难以完全满足需求。
限制二:非系统性学习平台。尽管星球内不乏书籍推荐与资源下载,但鉴于其碎片化学习的特性,对于追求系统性、结构化学习体验的学习者来说,可能略显不足。若您渴望通过系统性的课程来深入学习分析技巧与知识体系,那么传统的课程学习路径或许更为适宜。而知识星球,则更适合作为解决具体疑问、进行即时交流的互动平台,让知识的碰撞与灵感的火花在每一次问答中迸发。
以上,请同学们根据自己需求考虑。欢迎大家加入我的知识星球-ICT小社区,具体问题,具体讨论哦。
结语
最后,我想对一直以来支持我的读者们说声谢谢。是你们的热情与鼓励,让我有勇气迈出这一步,创立这个ICT社区。我相信,在不久的将来,这里将成为我们共同学习、成长的乐园。欢迎大家加入我的ICT社区,让我们一起在技术的道路上携手前行!
相关文章:

Kubernetes网络通讯模式深度解析
Kubernetes的网络模型建立在所有Pod能够直接相互通讯的假设之上,这构建了一个扁平且互联的网络空间。在如GCE(Google Cloud Engine)等云环境中,这一网络模型已预先配置,但在自建的Kubernetes集群中,我们需要…...
SBTI科学碳目标是什么?有什么重要意义
SBTI(Science Based Targets initiative),即科学碳目标倡议,是一个由全球环境信息研究中心(CDP)、联合国全球契约组织(UNGC)、世界资源研究所(WRI)和世界自然…...

英特尔新旗舰 CPU 将运行更凉爽、更高效,适合 PC 游戏
英特尔终于解决了台式机 CPU 发热和耗电的问题。英特尔的新旗舰 Core Ultra 200S 系列处理器将于 10 月 24 日上市,该系列专注于每瓦性能,比之前的第 14 代芯片运行更凉爽、更高效。这些代号为 Arrow Lake S 的处理器也是英特尔首款内置 NPU(…...

MySQL 启动失败 (code=exited, status=1/FAILURE) 异常解决方案
目录 前言1. 问题描述2. 查看错误日志文件2.1 确认日志文件路径2.2 查看日志文件内容 3. 定位问题3.1 问题分析 4. 解决问题4.1 注释掉错误配置4.2 重启 MySQL 服务 5. 总结结语 前言 在日常运维和开发过程中,MySQL数据库的稳定运行至关重要。然而,MySQ…...

通信工程学习:什么是RIP路由信息协议
RIP:路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)路由信息协议是一种基于距离矢量算法的内部网关协议(IGP),主要用于在自治系统(AS)内部进行路由信息的交换和传播。以下是关于RI…...
SQL调优指南与高级技巧:打造高效数据库查询
在当今数据驱动的世界中,SQL(结构化查询语言)作为与关系型数据库交互的主要语言,其性能直接影响着整个应用系统的响应速度和用户体验。本文将深入探讨SQL调优的方法论和高级技巧,帮助开发者和数据库管理员提升查询效率…...

实惠又好用的云手机推荐【高性价比云手机盘点】
随着云计算技术的蓬勃发展,云手机已经成为现代工作和生活中的重要工具。面对种类繁多的云手机产品,用户往往在选择时关注价格与性能的平衡。今天,我们就为大家推荐几款性价比高、实用性强的云手机,帮助你轻松选择到最适合的产品。…...
Pear Admin Flask Master开启步骤
由于我学的是数控技术,对编程是从小白自学的,在运行pearflask时一直没搞懂初始化数据库这一步是在哪里执行的,网上查了很多资料都没写,找了一天半的资料后终于查到了。 使用系统:Windows 10 Python版本:Py…...
知识图谱入门——8: KG开发常见数据格式:OWL、RDF、XML、GraphML、JSON、CSV。
在知识图谱开发中,数据格式和语义表达至关重要。本文将详细论述OWL、RDF、XML、GraphML、JSON、CSV等格式的特点、优缺点及适用场景,帮助读者全面理解这些数据结构及其在知识图谱中的应用。 专栏:知识图谱:从0到 ∞ 文章目录 0. 对…...

离线使用k8s部署项目
docker的安装与完全卸载(亲测可用) docker的安装与完全卸载 然后配置镜像加速器 vi /etc/docker/daemon.json 将找到的镜像仓库地址写入 具体内容可以参考此网站时刻更新镜像源仓库 然后保存退出 执行 systemctl daemon-reloadsystemctl restart…...

【CF2021E】Digital Village(All Version)
题目 给你一张 n n n 个点 m m m 条边的无向图,有 p p p 个关键点。你需要选择 k k k 个点染黑,使得这 p p p 个关键点到这 k k k 个黑点的代价和最小。定义代价为两点之间边权最大的边的最小值。 你需要求出 k 1,2,…,n 的所有答案 E1 n,m,p&l…...

[C++]使用纯opencv部署yolov11目标检测onnx模型
yolov11官方框架:https://github.com/ultralytics/ultralytics 【算法介绍】 在C中使用纯OpenCV部署YOLOv11进行目标检测是一项具有挑战性的任务,因为YOLOv11通常是用PyTorch等深度学习框架实现的,而OpenCV本身并不直接支持加载和运行PyTor…...

【Golang】Go 语言中的 time 包详解:全面掌握时间处理与应用
在 Go 语言中,time 包提供了强大的时间处理功能,适用于各种场景:获取当前时间、格式化和解析时间、计算时间间隔、设置定时器、处理超时等。在开发过程中,熟练掌握 time 包能够帮助我们轻松处理时间相关的操作,尤其是定…...

MySQL联合索引、索引下推Demo
1.联合索引 测试SQL语句如下:表test中共有4个字段(id, a, b, c),id为主键 drop table test;#建表 create table test(id bigint primary key auto_increment,a int,b int,c int )#表中插入数据 insert into test(a, b, c) values(1,2,3),(2,3,4),(4,5,…...
linux上复制命令cp的常见用法-ubuntu
在Ubuntu中,cp命令是用于复制文件和目录的基本命令。以下是cp命令的常见用法和选项: 基本语法 cp [选项] 源文件 目标文件常用选项 -r 或 -R:递归复制目录及其内容。-p:保留源文件的属性(如权限、所有者、时间戳&am…...
R语言绘制气泡图
气泡图是一种数据可视化图表。它通常在二维或三维空间中展示数据。两个变量决定气泡在平面或空间中的位置,第三个变量则以气泡大小呈现。能直观反映三个变量间关系,帮助用户快速理解数据特征和趋势,在数据分析和展示中广泛应用。 0x01 使用s…...
c++ sparsetable 模版
闭区间查询 支持 区间最大 区间最小 区间和 区间最大下标 区间最小下标 #include <bits/stdc.h> using namespace std;#ifndef NO_UNIQUE_ADDRESS # ifdef __has_cpp_attribute # if __has_cpp_attribute(no_unique_address) # define NO_UNIQUE_…...
创建线程池和封装锁
封装一个锁 1.封装一个Mutex class Mutex{public:Mutex(pthread_mutex_t * lock):_lock(lock){}void Lock(){pthread_mutex_lock(_lock);}void unLock(){pthread_mutex_unlock(_lock);}~Mutex(){}private:pthread_mutex_t *_lock; };2.封装一个LockGuard class LockGuard{pub…...

易图讯军用VR三维电子沙盘系统
深圳易图讯军用VR三维电子沙盘系统是一种集成了虚拟现实(VR)技术、三维建模技术、大数据分析、实时动态更新以及高度安全可靠的综合性军事指挥平台。该系统通过高精度三维模型真实再现战场环境,为指挥员提供沉浸式体验和交互操作的可能性&…...

LeetCode讲解篇之70. 爬楼梯
文章目录 题目描述题解思路题解代码题目链接 题目描述 题解思路 爬楼梯有一个规律,爬到第n层楼梯的方法种数 爬到第n - 1层楼梯的方法种数 爬到第n - 1层楼梯的方法种数 也就是我们爬到第n层楼梯其实是从第n - 1层楼梯向上爬1层或者是n - 2层楼梯向上爬2层转换来…...
挑战杯推荐项目
“人工智能”创意赛 - 智能艺术创作助手:借助大模型技术,开发能根据用户输入的主题、风格等要求,生成绘画、音乐、文学作品等多种形式艺术创作灵感或初稿的应用,帮助艺术家和创意爱好者激发创意、提高创作效率。 - 个性化梦境…...

C++_核心编程_多态案例二-制作饮品
#include <iostream> #include <string> using namespace std;/*制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料 利用多态技术实现本案例,提供抽象制作饮品基类,提供子类制作咖啡和茶叶*//*基类*/ class AbstractDr…...
【Linux】shell脚本忽略错误继续执行
在 shell 脚本中,可以使用 set -e 命令来设置脚本在遇到错误时退出执行。如果你希望脚本忽略错误并继续执行,可以在脚本开头添加 set e 命令来取消该设置。 举例1 #!/bin/bash# 取消 set -e 的设置 set e# 执行命令,并忽略错误 rm somefile…...
利用ngx_stream_return_module构建简易 TCP/UDP 响应网关
一、模块概述 ngx_stream_return_module 提供了一个极简的指令: return <value>;在收到客户端连接后,立即将 <value> 写回并关闭连接。<value> 支持内嵌文本和内置变量(如 $time_iso8601、$remote_addr 等)&a…...

Docker 运行 Kafka 带 SASL 认证教程
Docker 运行 Kafka 带 SASL 认证教程 Docker 运行 Kafka 带 SASL 认证教程一、说明二、环境准备三、编写 Docker Compose 和 jaas文件docker-compose.yml代码说明:server_jaas.conf 四、启动服务五、验证服务六、连接kafka服务七、总结 Docker 运行 Kafka 带 SASL 认…...

visual studio 2022更改主题为深色
visual studio 2022更改主题为深色 点击visual studio 上方的 工具-> 选项 在选项窗口中,选择 环境 -> 常规 ,将其中的颜色主题改成深色 点击确定,更改完成...
连锁超市冷库节能解决方案:如何实现超市降本增效
在连锁超市冷库运营中,高能耗、设备损耗快、人工管理低效等问题长期困扰企业。御控冷库节能解决方案通过智能控制化霜、按需化霜、实时监控、故障诊断、自动预警、远程控制开关六大核心技术,实现年省电费15%-60%,且不改动原有装备、安装快捷、…...

CentOS下的分布式内存计算Spark环境部署
一、Spark 核心架构与应用场景 1.1 分布式计算引擎的核心优势 Spark 是基于内存的分布式计算框架,相比 MapReduce 具有以下核心优势: 内存计算:数据可常驻内存,迭代计算性能提升 10-100 倍(文档段落:3-79…...

高等数学(下)题型笔记(八)空间解析几何与向量代数
目录 0 前言 1 向量的点乘 1.1 基本公式 1.2 例题 2 向量的叉乘 2.1 基础知识 2.2 例题 3 空间平面方程 3.1 基础知识 3.2 例题 4 空间直线方程 4.1 基础知识 4.2 例题 5 旋转曲面及其方程 5.1 基础知识 5.2 例题 6 空间曲面的法线与切平面 6.1 基础知识 6.2…...
【Go】3、Go语言进阶与依赖管理
前言 本系列文章参考自稀土掘金上的 【字节内部课】公开课,做自我学习总结整理。 Go语言并发编程 Go语言原生支持并发编程,它的核心机制是 Goroutine 协程、Channel 通道,并基于CSP(Communicating Sequential Processes࿰…...