Flannel UDP 模式

Flannel UDP 模式

一、环境信息

主机 IP
ubuntu 172.16.94.141
软件 版本
docker 26.1.4
helm v3.15.0-rc.2
kind 0.18.0
clab 0.54.2
kubernetes 1.23.4
ubuntu os Ubuntu 20.04.6 LTS
kernel 5.11.5 内核升级文档

二、安装服务

kind 配置文件信息

$ cat install.sh

#!/bin/bash
date
set -v

# 1.prep noCNI env
cat <<EOF | kind create cluster --name=flannel-udp --image=kindest/node:v1.23.4 --config=-
kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
networking:
  # kind 默认使用 rancher cni,cni 我们需要自己创建
  disableDefaultCNI: true
  # 定义节点使用的 pod 网段
  podSubnet: "10.244.0.0/16"
nodes:
  - role: control-plane
  - role: worker
  - role: worker

containerdConfigPatches:
- |-
  [plugins."io.containerd.grpc.v1.cri".registry.mirrors."harbor.evescn.com"]
    endpoint = ["https://harbor.evescn.com"]
EOF

# 2.install cni
kubectl apply -f ./flannel.yaml

# 3.install necessary tools
# cd /opt/
# curl -o calicoctl -O -L "https://gh.api.99988866.xyz/https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/v0.9.0/cni-plugins-linux-amd64-v0.9.0.tgz" 
# tar -zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.9.0.tgz

for i in $(docker ps -a --format "table {{.Names}}" | grep flannel) 
do
    echo $i
    docker cp /opt/bridge $i:/opt/cni/bin/
    docker cp /usr/bin/ping $i:/usr/bin/ping
    docker exec -it $i bash -c "sed -i -e 's/jp.archive.ubuntu.com\|archive.ubuntu.com\|security.ubuntu.com/old-releases.ubuntu.com/g' /etc/apt/sources.list"
    docker exec -it $i bash -c "apt-get -y update >/dev/null && apt-get -y install net-tools tcpdump lrzsz bridge-utils >/dev/null 2>&1"
done
  • flannel.yaml
配置文件
# flannel.yaml
---
kind: Namespace
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-flannel
  labels:
    pod-security.kubernetes.io/enforce: privileged
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
rules:
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - pods
  verbs:
  - get
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes
  verbs:
  - list
  - watch
- apiGroups:
  - ""
  resources:
  - nodes/status
  verbs:
  - patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
  name: flannel
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
  name: flannel
  namespace: kube-system
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
  name: kube-flannel-cfg
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
data:
  cni-conf.json: |
    {
      "name": "cbr0",
      "cniVersion": "0.3.1",
      "plugins": [
        {
          "type": "flannel",
          "delegate": {
            "hairpinMode": true,
            "isDefaultGateway": true
          }
        },
        {
          "type": "portmap",
          "capabilities": {
            "portMappings": true
          }
        }
      ]
    }
  net-conf.json: |
    {
      "Network": "10.244.0.0/16",
      "Backend": {
        "Type": "udp"
      }
    }
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
  name: kube-flannel-ds
  namespace: kube-system
  labels:
    tier: node
    app: flannel
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: flannel
  template:
    metadata:
      labels:
        tier: node
        app: flannel
    spec:
      affinity:
        nodeAffinity:
          requiredDuringSchedulingIgnoredDuringExecution:
            nodeSelectorTerms:
            - matchExpressions:
              - key: kubernetes.io/os
                operator: In
                values:
                - linux
      hostNetwork: true
      priorityClassName: system-node-critical
      tolerations:
      - operator: Exists
        effect: NoSchedule
      serviceAccountName: flannel
      initContainers:
      - name: install-cni-plugin
        image: harbor.dayuan1997.com/devops/rancher/mirrored-flannelcni-flannel-cni-plugin:v1.1.0
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /flannel
        - /opt/cni/bin/flannel
        volumeMounts:
        - name: cni-plugin
          mountPath: /opt/cni/bin
      - name: install-cni
        image: harbor.dayuan1997.com/devops/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.19.2
        command:
        - cp
        args:
        - -f
        - /etc/kube-flannel/cni-conf.json
        - /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
        volumeMounts:
        - name: cni
          mountPath: /etc/cni/net.d
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
      containers:
      - name: kube-flannel
        image: harbor.dayuan1997.com/devops/rancher/mirrored-flannelcni-flannel:v0.19.2
        command:
        - /opt/bin/flanneld
        args:
        - --ip-masq
        - --kube-subnet-mgr
        resources:
          requests:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
          limits:
            cpu: "100m"
            memory: "50Mi"
        securityContext:
          privileged: false
          capabilities:
            add: ["NET_ADMIN", "NET_RAW"]
        env:
        - name: POD_NAME
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.name
        - name: POD_NAMESPACE
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: metadata.namespace
        - name: EVENT_QUEUE_DEPTH
          value: "5000"
        volumeMounts:
        - name: run
          mountPath: /run/flannel
        - name: flannel-cfg
          mountPath: /etc/kube-flannel/
        - name: xtables-lock
          mountPath: /run/xtables.lock
        - name: tun
          mountPath: /dev/net/tun
      volumes:
      - name: tun
        hostPath:
          path: /dev/net/tun
      - name: run
        hostPath:
          path: /run/flannel
      - name: cni-plugin
        hostPath:
          path: /opt/cni/bin
      - name: cni
        hostPath:
          path: /etc/cni/net.d
      - name: flannel-cfg
        configMap:
          name: kube-flannel-cfg
      - name: xtables-lock
        hostPath:
          path: /run/xtables.lock
          type: FileOrCreate

flannel.yaml 参数解释

  1. Backend.Type
    • 含义: 用于指定 flannel 工作模式。
    • udp: flannel 工作在 upd 模式。
  • 安装 k8s 集群和 flannel 服务
# ./install.sh

Creating cluster "flannel-udp" ...
 ✓ Ensuring node image (kindest/node:v1.23.4) 🖼
 ✓ Preparing nodes 📦 📦 📦  
 ✓ Writing configuration 📜 
 ✓ Starting control-plane 🕹️ 
 ✓ Installing StorageClass 💾 
 ✓ Joining worker nodes 🚜 
Set kubectl context to "kind-flannel-udp"
You can now use your cluster with:

kubectl cluster-info --context kind-flannel-udp

Have a nice day! 👋
  • 查看安装的服务
root@kind:~# kubectl get pods -A
NAMESPACE            NAME                                                READY   STATUS    RESTARTS      AGE
kube-system          coredns-64897985d-h7kmt                             1/1     Running   0             15m
kube-system          coredns-64897985d-xccr7                             1/1     Running   0             15m
kube-system          etcd-flannel-udp-control-plane                      1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-apiserver-flannel-udp-control-plane            1/1     Running   0             16m
kube-system          kube-controller-manager-flannel-udp-control-plane   1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-flannel-ds-55rqz                               1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-flannel-ds-92x7v                               1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-flannel-ds-gkczb                               1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-proxy-52nfm                                    1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-proxy-pff8g                                    1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-proxy-s55jd                                    1/1     Running   0             15m
kube-system          kube-scheduler-flannel-udp-control-plane            1/1     Running   0             16m
local-path-storage   local-path-provisioner-5ddd94ff66-s4q8r             1/1     Running   0             15m

k8s 集群安装 Pod 测试网络

root@kind:~# cat cni.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
#kind: Deployment
metadata:
  labels:
    app: cni
  name: cni
spec:
  #replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: cni
  template:
    metadata:
      labels:
        app: cni
    spec:
      containers:
      - image: harbor.dayuan1997.com/devops/nettool:0.9
        name: nettoolbox
        securityContext:
          privileged: true

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: serversvc
spec:
  type: NodePort
  selector:
    app: cni
  ports:
  - name: cni
    port: 80
    targetPort: 80
    nodePort: 32000
root@kind:~# kubectl apply -f cni.yaml
daemonset.apps/cni created
service/serversvc created

root@kind:~# kubectl run net --image=harbor.dayuan1997.com/devops/nettool:0.9
pod/net created
  • 查看安装服务信息
root@kind:~# kubectl get pods -o wide
NAME        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE                  NOMINATED NODE   READINESS GATES
cni-hs7kn   1/1     Running   0          16s   10.244.2.2   flannel-udp-worker2   <none>           <none>
cni-qqj89   1/1     Running   0          16s   10.244.1.2   flannel-udp-worker    <none>           <none>
net         1/1     Running   0          5s    10.244.2.3   flannel-udp-worker2   <none>           <none>

root@kind:~# kubectl get svc 
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        23m
serversvc    NodePort    10.96.45.119   <none>        80:32000/TCP   81s

三、测试网络

同节点 Pod 网络通讯

img

  • Pod 节点信息
## ip 信息
root@kind:~# kubectl exec -it net -- ip a l
3: eth0@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 9a:ad:9f:04:e2:ca brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 10.244.2.3/24 brd 10.244.2.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::98ad:9fff:fe04:e2ca/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

## 路由信息
root@kind:~# kubectl exec -it net -- ip r s
default via 10.244.2.1 dev eth0 
10.244.0.0/16 via 10.244.2.1 dev eth0 
10.244.2.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 10.244.2.3 

查看 Pod 信息发现在主机的 IP 地址为 24 位掩码,在 fannel 中同一 Node 节点 Pod 均在同一个 2 层网络中,不同 Node 节点 Pod 在不同的 2 层网络中

  • Pod 节点所在 Node 节点信息
root@kind:~# docker exec -it flannel-udp-worker2 bash

## ip 信息
root@flannel-udp-worker2:/# ip a l 
2: flannel0: <POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc fq_codel state UNKNOWN group default qlen 500
    link/none 
    inet 10.244.2.0/32 scope global flannel0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::f507:941d:f3b3:9a9a/64 scope link stable-privacy 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: cni0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 3e:da:8b:79:9e:87 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.244.2.1/24 brd 10.244.2.255 scope global cni0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::3cda:8bff:fe79:9e87/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: veth605ed192@if3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue master cni0 state UP group default 
    link/ether 7a:d7:2a:be:19:e7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns cni-aef3599a-c10a-dbd7-3d34-e5527762dd36
    inet6 fe80::78d7:2aff:febe:19e7/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
5: veth22fb4d65@if3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue master cni0 state UP group default 
    link/ether be:65:c8:d4:8a:fa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns cni-26c7a19b-7af5-fdfc-a5af-4457f208276f
    inet6 fe80::bc65:c8ff:fed4:8afa/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
7: eth0@if8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.18.0.3/16 brd 172.18.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fc00:f853:ccd:e793::3/64 scope global nodad 
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:acff:fe12:3/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

## 路由信息
root@flannel-udp-worker2:/# ip r s
default via 172.18.0.1 dev eth0 
10.244.0.0/16 dev flannel0 
10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1 
172.18.0.0/16 dev eth0 proto kernel scope link src 172.18.0.3 
  • Pod 节点进行 ping 包测试,访问 cni-hs7kn Pod 节点
root@kind:~# kubectl exec -it net -- ping 10.244.2.2 -c 1
PING 10.244.2.2 (10.244.2.2): 56 data bytes
64 bytes from 10.244.2.2: seq=0 ttl=64 time=0.814 ms

--- 10.244.2.2 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.814/0.814/0.814 ms
  • Pod 节点 eth0 网卡抓包
net~$ tcpdump -pne -i eth0
09:17:34.426532 9a:ad:9f:04:e2:ca > a2:bc:67:6e:85:77, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.2.2: ICMP echo request, id 52, seq 0, length 64
09:17:34.426615 a2:bc:67:6e:85:77 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 52, seq 0, length 64

通过抓包发现,数据包源 mac 地址: 9a:ad:9f:04:e2:caeth0 网卡 mac 地址,而目的 mac 地址: a2:bc:67:6e:85:77 ,通过对比 flannel-udp-worker2 节点 ip 信息中,没有 a2:bc:67:6e:85:77 mac 地址,而这个 mac 地址是目标 Pod eth0 网卡 mac 地址
这是因为在 fannel 中同 Node 节点 Pod 均在同一个 2 层网络中,通过广播 Pod 节点能获取到 cni-hs7kn Pod 节点 eth0 mac 地址,查看 Pod 节点 arp 信息验证

net~$ arp -n
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
10.244.2.2               ether   a2:bc:67:6e:85:77   C                     eth0

通过 veth pair 可以确定 Pod 节点 eth0 网卡对应的 veth pair5: veth22fb4d65@if3 网卡

  • flannel-udp-worker2 节点 veth22fb4d65 网卡抓包
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i veth22fb4d65
09:20:39.747858 9a:ad:9f:04:e2:ca > a2:bc:67:6e:85:77, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.2.2: ICMP echo request, id 66, seq 0, length 64
09:20:39.747938 a2:bc:67:6e:85:77 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 66, seq 0, length 64
  • 查看 flannel-udp-worker2 主机路由信息,发现并在数据包会在通过 10.244.2.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.2.1 路由信息转发,但是因为在同一个 2 层网络,所以不回经过 cni0 网卡,也无法抓包到 icmp 信息
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i cni0
tcpdump: verbose output suppressed, use -v[v]... for full protocol decode
listening on cni0, link-type EN10MB (Ethernet), snapshot length 262144 bytes
^C
0 packets captured
0 packets received by filter
0 packets dropped by kernel
  • cni0 网卡类似一个 l2 层交换机提供服务,查看 cni0 网卡的 mac 地址信息
root@flannel-udp-worker2:/# brctl showmacs cni0
port no mac addr                is local?       ageing timer
  1     7a:d7:2a:be:19:e7       yes                0.00
  1     7a:d7:2a:be:19:e7       yes                0.00
  2     9a:ad:9f:04:e2:ca       no                50.98
  1     a2:bc:67:6e:85:77       no                50.98
  2     be:65:c8:d4:8a:fa       yes                0.00
  2     be:65:c8:d4:8a:fa       yes                0.00
  • flannel-udp-worker2 节点 veth605ed192 网卡抓包
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i cali6c08e41b212
09:24:06.390987 9a:ad:9f:04:e2:ca > a2:bc:67:6e:85:77, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.2.2: ICMP echo request, id 81, seq 36, length 64
09:24:06.391001 a2:bc:67:6e:85:77 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 81, seq 36, length 64
  • 10.244.2.2 Pod 节点 eth0 网卡抓包
cni-4hvth~$tcpdump -pne -i eth0
09:58:13.026980 9a:ad:9f:04:e2:ca > a2:bc:67:6e:85:77, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.2.2: ICMP echo request, id 88, seq 0, length 64
09:58:13.027012 a2:bc:67:6e:85:77 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 88, seq 0, length 64

总结:同节点 Pod 通讯,数据包通过 veth pair 送往 Node 节点后,cni0 网卡作为 l2 层交换机发现目的 macl2 层网络插口 mac 地址信息,然后转发数据包送往目的 Pod 节点的 veth pair 网卡,最后通过 veth pair 网卡送往目的主机,整体流程中,源 mac 目标 macip 目标 ip 均为发送变化

不同节点 Pod 网络通讯

拓扑

  • Pod 节点信息,查看前面: 同节点 Pod 网络通讯

  • Pod 节点所在 Node 节点信息,查看前面: 同节点 Pod 网络通讯

  • Pod 节点进行 ping 包测试,访问 cni-qqj89 Pod 节点

root@kind:~# kubectl exec -it net -- ping 10.244.1.2 -c 1
PING 10.244.1.2 (10.244.1.2): 56 data bytes
64 bytes from 10.244.1.2: seq=0 ttl=60 time=9.777 ms

--- 10.244.1.2 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 9.777/9.777/9.777 ms
  • Node 节点 flannel-udp-worker2 veth22fb4d65 网卡抓包
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i veth22fb4d65
10:39:51.048048 9a:ad:9f:04:e2:ca > 3e:da:8b:79:9e:87, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.1.2: ICMP echo request, id 94, seq 0, length 64
10:39:51.052527 3e:da:8b:79:9e:87 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.1.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 94, seq 0, length 64

数据包源 mac 地址: 9a:ad:9f:04:e2:caeth0 网卡 mac 地址,而目的 mac 地址: 3e:da:8b:79:9e:87 ,通过对比 flannel-udp-worker2 节点 ip 信息中,发现是 cni0 网卡接口 mac,而 cni0 ip: 10.244.2.1 则是源 Pod 路由的下一跳 ip 10.244.0.0/16 via 10.244.2.1 dev eth0flannel2 层网络模式通过路由送往数据到网关地址

  • flannel-vxlan-worker 节点 cni0 网关网卡抓包
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i cni0
10:39:51.048048 9a:ad:9f:04:e2:ca > 3e:da:8b:79:9e:87, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.2.3 > 10.244.1.2: ICMP echo request, id 94, seq 0, length 64
10:39:51.052527 3e:da:8b:79:9e:87 > 9a:ad:9f:04:e2:ca, ethertype IPv4 (0x0800), length 98: 10.244.1.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 94, seq 0, length 64

数据包源 mac 地址: 9a:ad:9f:04:e2:ca net Pod 节点 eth0 网卡 mac 地址,而目的 mac 地址: 3e:da:8b:79:9e:87cni0 网卡 mac 地址

查看 flannel-vxlan-worker 主机路由信息,发现并在数据包会在通过 10.244.0.0/16 dev flannel0 路由信息转发

  • Node 节点 flannel-udp-worker2 flannel0 网卡抓包
root@flannel-udp-worker2:/# tcpdump -pne -i flannel0
10:45:07.049216 ip: 10.244.2.3 > 10.244.1.2: ICMP echo request, id 116, seq 0, length 64
10:45:07.049693 ip: 10.244.1.2 > 10.244.2.3: ICMP echo reply, id 116, seq 0, length 64

icmp 包中,没有 mac 信息,只有源 ip 目的 ip 信息,查看 flannel0 网卡详细信息

root@flannel-udp-worker2:/# ip -d link show
2: flannel0: <POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc fq_codel state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 500
    link/none  promiscuity 0 minmtu 68 maxmtu 65535 
    tun type tun pi off vnet_hdr off persist off addrgenmode random numtxqueues 1 numrxqueues 1 gso_max_size 65536 gso_max_segs 65535 

flannel0 是一个 TUN 模式设备

  • Node 节点 flannel-udp-worker2 eth0 网卡抓包

img

数据包中过滤 udp 数据包,发现 2 条数据信息,但是该数据加密,使用 decode 解密后,得到下面的数据信息

img

root@flannel-udp-worker2:/# ip a l
7: eth0@if8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.18.0.3/16 brd 172.18.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fc00:f853:ccd:e793::3/64 scope global nodad 
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:acff:fe12:3/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

root@flannel-udp-worker2:/# ip n s
172.18.0.4 dev eth0 lladdr 02:42:ac:12:00:04 REACHABLE
172.18.0.1 dev eth0 lladdr 02:42:24:45:33:28 STALE
172.18.0.2 dev eth0 lladdr 02:42:ac:12:00:02 STALE
10.244.2.3 dev cni0 lladdr 9a:ad:9f:04:e2:ca STALE
fe80::1 dev eth0 lladdr 02:42:24:45:33:28 router STALE
fc00:f853:ccd:e793::4 dev eth0 lladdr 02:42:ac:12:00:04 REACHABLE
fc00:f853:ccd:e793::1 dev eth0 lladdr 02:42:24:45:33:28 router STALE

icmp 包使用 udp 封装,外层数据包源 mac 地址:02:42:ac:12:00:03 目标 mac 地址:02:42:ac:12:00:04 ,分别为 flannel-udp-worker2 主机的 eth0 网卡的 mac 地址,和 flannel-udp-worker 主机 172.18.0.4 ipmac 地址。内层数据包信息只有 ip 层往上数据层信息,没有 mac 层信息,数据包信息同 flannel0 网卡抓包信息

  • 总结:查看上面抓包图片,可以分析在 udp 模式中,数据包的转发流程中:
    • 数据包在送到 flannel0 接口之前,mac 地址,每经过一个节点,源 mac 和 目标 mac 均会发生改变。送到 flannel0 接口之后,会去掉 mac 地址信息
    • 数据包在送到 flannel0 接口之前,源 ip 和 目标 ip 不会发生改变。送到 flannel0 接口之后,内层源 ip 和 目标 ip 不会发生改变,会在原数据包网络层上进行 udp 封包
    • udp 数据包内部的数据包,没有 mac 地址,并且 flannel0 网卡本身也没有 mac 地址信息。

数据包流向

拓扑

  • 数据从 pod 服务发出,通过查看本机路由表,送往 cni0 网关。路由: default via 169.254.1.1 dev eth0
  • cni0 网关在 flannel-udp-worker2 主机上,到达 cni0 网卡后,flannel-udp-worker2 主机查看自身路由后,会送往 flannel0 接口,因为目的地址为 10.244.1.2。路由: 10.244.0.0/16 dev flannel0
  • flannel0 接口为 TUN/TAP 接口,使用 udp 重新封装数据包,查询 etcd 中各节点注册的路由信息,发现目的地址 10.244.1.0/24 网段所在 Node 节点信息
  • 获取到目的 Node 节点信息信息,封装 udp 数据包,数据封装完成后,会送往 eth0 接口,并送往对端 flannel-udp-worker 主机。
  • 对端 flannel-udp-worker 主机接受到数据包后,发现这个是一个 udp 封装数据包,进行数据解密并送往 flannel0 接口
  • 解封装后发现内部的数据包,目的地址为 10.244.1.2 ,通过查看本机路由表,送往 cni0 网卡。路由: 10.244.1.0/24 dev cni0 proto kernel scope link src 10.244.1.1
  • 通过 cni0 网卡 brctl showmacs cni0 mac 信息 ,最终会把数据包送到 cni-qqj89 主机

Service 网络通讯

  • 查看 Service 信息
root@kind:~# kubectl get svc 
NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
kubernetes   ClusterIP   10.96.0.1      <none>        443/TCP        18m
serversvc    NodePort    10.96.211.66   <none>        80:32000/TCP   45s
  • net 服务上请求 Pod 所在 Node 节点 32000 端口
root@kind:~# kubectl exec -it net -- curl 172.18.0.3:32000
PodName: cni-qqj89 | PodIP: eth0 10.244.1.2/24

并在 net 服务 eth0 网卡 抓包查看

net~$ tcpdump -pne -i eth0
06:44:53.550795 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 74: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [S], seq 3848762339, win 64440, options [mss 1432,sackOK,TS val 1563697881 ecr 0,nop,wscale 7], length 0
06:44:53.550841 da:9e:b4:68:93:28 > ce:a0:79:38:8c:0d, ethertype IPv4 (0x0800), length 74: 172.18.0.3.32000 > 10.244.2.3.38346: Flags [S.], seq 922360601, ack 3848762340, win 65320, options [mss 1432,sackOK,TS val 3410413732 ecr 1563697881,nop,wscale 7], length 0
06:44:53.550850 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [.], ack 1, win 504, options [nop,nop,TS val 1563697881 ecr 3410413732], length 0
06:44:53.550898 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 146: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [P.], seq 1:81, ack 1, win 504, options [nop,nop,TS val 1563697881 ecr 3410413732], length 80
06:44:53.550910 da:9e:b4:68:93:28 > ce:a0:79:38:8c:0d, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 172.18.0.3.32000 > 10.244.2.3.38346: Flags [.], ack 81, win 510, options [nop,nop,TS val 3410413732 ecr 1563697881], length 0
06:44:53.551127 da:9e:b4:68:93:28 > ce:a0:79:38:8c:0d, ethertype IPv4 (0x0800), length 302: 172.18.0.3.32000 > 10.244.2.3.38346: Flags [P.], seq 1:237, ack 81, win 510, options [nop,nop,TS val 3410413732 ecr 1563697881], length 236
06:44:53.551133 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [.], ack 237, win 503, options [nop,nop,TS val 1563697881 ecr 3410413732], length 0
06:44:53.551179 da:9e:b4:68:93:28 > ce:a0:79:38:8c:0d, ethertype IPv4 (0x0800), length 113: 172.18.0.3.32000 > 10.244.2.3.38346: Flags [P.], seq 237:284, ack 81, win 510, options [nop,nop,TS val 3410413733 ecr 1563697881], length 47
06:44:53.551182 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [.], ack 284, win 503, options [nop,nop,TS val 1563697882 ecr 3410413733], length 0
06:44:53.551668 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [F.], seq 81, ack 284, win 503, options [nop,nop,TS val 1563697882 ecr 3410413733], length 0
06:44:53.551742 da:9e:b4:68:93:28 > ce:a0:79:38:8c:0d, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 172.18.0.3.32000 > 10.244.2.3.38346: Flags [F.], seq 284, ack 82, win 510, options [nop,nop,TS val 3410413733 ecr 1563697882], length 0
06:44:53.551748 ce:a0:79:38:8c:0d > 26:75:ac:05:67:04, ethertype IPv4 (0x0800), length 66: 10.244.2.3.38346 > 172.18.0.3.32000: Flags [.], ack 285, win 503, options [nop,nop,TS val 1563697882 ecr 3410413733], length 0

抓包数据显示 net 服务使用 56972 端口和 172.18.0.3 32000 端口进行 tcp 通讯。

  • conntrack 信息
root@flannel-udp-worker2:/# conntrack -L | grep 32000
conntrack v1.4.6 (conntrack-tools): 11 flow entries have been shown.
tcp      6 118 TIME_WAIT src=10.244.2.3 dst=172.18.0.3 sport=38346 dport=32000 src=10.244.1.2 dst=10.244.2.0 sport=80 dport=54991 [ASSURED] mark=0 use=1
  • iptables 信息
root@flannel-udp-worker2:/# iptables-save | grep 32000
-A KUBE-NODEPORTS -p tcp -m comment --comment "default/serversvc:cni" -m tcp --dport 32000 -j KUBE-SVC-CU7F3MNN62CF4ANP
-A KUBE-SVC-CU7F3MNN62CF4ANP -p tcp -m comment --comment "default/serversvc:cni" -m tcp --dport 32000 -j KUBE-MARK-MASQ
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  95. 95 一个人挺好 (DJ版) 69/肖涵/沈子凡
  96. 96 一笑江湖 闻人听書_
  97. 97 赤伶 李玉刚
  98. 98 达拉崩吧 (Live) 周深
  99. 99 等你归来 程响
  100. 100 责无旁贷 阿悠悠
  101. 101 你是人间四月天(钢琴弹唱版) 邵帅
  102. 102 虐心 徐良/孙羽幽
  103. 103 大天蓬 (女生版) 清水er
  104. 104 赤伶 是二智呀
  105. 105 有种关系叫知己 刘大壮
  106. 106 怎随天下 王若熙
  107. 107 有人 赵钶
  108. 108 海底 三块木头
  109. 109 有何不可 许嵩
  110. 110 大天蓬 (抖音版) 璐爷
  111. 111 我吹过你吹过的晚风(翻自 ac) 辛辛
  112. 112 只爱西经 林一
  113. 113 关山酒 等什么君(邓寓君)
  114. 114 曾经的你 年少不川
  115. 115 倔强 五月天
  116. 116 Lydia F.I.R.
  117. 117 爱你 王心凌
  118. 118 杀破狼 哥哥妹妹
  119. 119 踏山河 七叔-叶泽浩
  120. 120 错过的情人 雷婷
  121. 121 你看到的我 黄勇/任书怀
  122. 122 新欢渡旧爱 黄静美
  123. 123 慕容晓晓-黄梅戏(南柯一梦 / 明洋 remix) 南柯一梦/MINGYANG
  124. 124 浮白 花粥/王胜娚
  125. 125 叹郁孤 霄磊
  126. 126 贝加尔湖畔 (Live) 李健
  127. 127 不虞 王玖
  128. 128 麻雀 李荣浩
  129. 129 一场雨落下来要用多久 鹿先森乐队
  130. 130 野狼disco 宝石Gem
  131. 131 我们不该这样的 张赫煊
  132. 132 海底 一支榴莲
  133. 133 爱情错觉 王娅
  134. 134 你一定要幸福 何洁
  135. 135 往后余生 马良
  136. 136 放你走 正点
  137. 137 只要平凡 张杰/张碧晨
  138. 138 只要平凡-小石头和孩子们 小石头和孩子们
  139. 139 红色高跟鞋 (Live) 韩雪/刘敏涛/万茜
  140. 140 明月天涯 五音Jw
  141. 141 华年 鹿先森乐队
  142. 142 分飞 徐怀钰
  143. 143 你是我撞的南墙 刘楚阳
  144. 144 同簪 小时姑娘/HITA
  145. 145 我的将军啊-唯美独特女版 熙宝(陆迦卉)
  146. 146 我的将军啊(女版戏腔) Mukyo木西
  147. 147 口是心非 南柯nanklo/乐小桃
  148. 148 DAY BY DAY (Japanese Ver.) T-ara
  149. 149 我承认我怕黑 雅楠
  150. 150 我要找到你 冯子晨
  151. 151 你的答案 子尧
  152. 152 一剪梅 费玉清
  153. 153 纸船 薛之谦/郁可唯
  154. 154 那女孩对我说 (完整版) Uu
  155. 155 我好像在哪见过你 薛之谦
  156. 156 林中鸟 葛林
  157. 157 渡我不渡她 (正式版) 苏谭谭
  158. 158 红尘来去梦一场 大壮
  159. 159 都说 龙梅子/老猫
  160. 160 산다는 건 (Cheer Up) 洪真英
  161. 161 听说 丛铭君
  162. 162 那个女孩 张泽熙
  163. 163 最近 (正式版) 王小帅
  164. 164 不谓侠 萧忆情Alex
  165. 165 芒种 音阙诗听/赵方婧
  166. 166 恋人心 魏新雨
  167. 167 Trouble Is A Friend Lenka
  168. 168 风筝误 刘珂矣
  169. 169 米津玄師-lemon(Ayasa绚沙 Remix) Ayasa
  170. 170 可不可以 张紫豪
  171. 171 告白の夜 Ayasa
  172. 172 知否知否(翻自 胡夏) 凌之轩/rainbow苒
  173. 173 琵琶行 奇然/沈谧仁
  174. 174 一曲相思 半阳
  175. 175 起风了 吴青峰
  176. 176 胡广生 任素汐
  177. 177 左手指月 古琴版 古琴唐彬/古琴白无瑕
  178. 178 清明上河图 排骨教主
  179. 179 左手指月 萨顶顶
  180. 180 刚刚好 薛之谦
  181. 181 悟空 戴荃
  182. 182 易燃易爆炸 陈粒
  183. 183 漫步人生路 邓丽君
  184. 184 不染 萨顶顶
  185. 185 不染 毛不易
  186. 186 追梦人 凤飞飞
  187. 187 笑傲江湖 刘欢/王菲
  188. 188 沙漠骆驼 展展与罗罗
  189. 189 外滩十八号 男才女貌
  190. 190 你懂得 小沈阳/沈春阳
  191. 191 铁血丹心 罗文/甄妮
  192. 192 温柔乡 陈雅森
  193. 193 似水柔情 王备
  194. 194 我只能爱你 彭青
  195. 195 年轻的战场 张杰
  196. 196 七月七日晴 许慧欣
  197. 197 心爱 金学峰
  198. 198 Something Just Like This (feat. Romy Wave) Anthony Keyrouz/Romy Wave
  199. 199 ブルーバード いきものがかり
  200. 200 舞飞扬 含笑
  201. 201 时间煮雨 郁可唯
  202. 202 英雄一怒为红颜 小壮
  203. 203 天下有情人 周华健/齐豫
  204. 204 白狐 陈瑞
  205. 205 River Flows In You Martin Ermen
  206. 206 相思 毛阿敏
  207. 207 只要有你 那英/孙楠
  208. 208 Croatian Rhapsody Maksim Mrvica
  209. 209 来生缘 刘德华
  210. 210 莫失莫忘 麦振鸿
  211. 211 往后余生 王贰浪
  212. 212 雪见—仙凡之旅 麦振鸿
  213. 213 让泪化作相思雨 南合文斗
  214. 214 追梦人 阿木
  215. 215 真英雄 张卫健
  216. 216 天使的翅膀 安琥
  217. 217 生生世世爱 吴雨霏
  218. 218 爱我就跟我走 王鹤铮
  219. 219 特别的爱给特别的你 伍思凯
  220. 220 杜婧荧/王艺翔
  221. 221 I Am You Kim Taylor
  222. 222 起风了 买辣椒也用券
  223. 223 江湖笑 周华健
  224. 224 半壶纱 刘珂矣
  225. 225 Jar Of Love 曲婉婷
  226. 226 野百合也有春天 孟庭苇
  227. 227 后来 刘若英
  228. 228 不仅仅是喜欢 萧全/孙语赛
  229. 229 Time (Official) MKJ
  230. 230 纸短情长 (完整版) 烟把儿
  231. 231 离人愁 曲肖冰
  232. 232 难念的经 周华健
  233. 233 佛系少女 冯提莫
  234. 234 红昭愿 音阙诗听
  235. 235 BINGBIAN病变 Cubi/多多Aydos
  236. 236 说散就散 袁娅维TIA RAY
  237. 237 慢慢喜欢你 莫文蔚
  238. 238 最美的期待 周笔畅
  239. 239 牵丝戏 银临/Aki阿杰
  240. 240 夜的钢琴曲 K. Williams
叹郁孤 - 霄磊
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