在K8S中,常用的CNI网络插件有哪些?并说一下它们的工作原理和区别。
在Kubernetes(K8s)中,常用的CNI(Container Network Interface)网络插件包括Flannel、Calico、Weave、Cilium等。这些插件的工作原理和区别如下:
1. 工作原理
CNI是容器网络接口,它是一个标准的通用的接口,用于连接容器管理系统和网络插件。容器runtime为容器提供network namespace,网络插件负责将network interface插入该network namespace中并且在宿主机做一些必要的配置,最后对namespace中的interface进行IP和路由的配置。所以网络插件的主要工作就在于为容器提供网络环境,包括为pod设置ip地址、配置路由保证集群内网络的通畅。
2. 常用CNI网络插件及工作原理
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Flannel
Flannel是一个提供Overlay网络的CNI插件,它支持多种后端实现,包括UDP模式、VXLAN模式和host-gw模式。
- UDP模式:是Flannel项目最早支持的一种方式,但性能相对较差。它通过对发出端的IP包进行UDP封装,在接收端进行解封装拿到原始的IP包,然后转发给目标容器。这种方式存在内核态与用户态之间的转换,带来了一定的性能消耗。
- VXLAN模式:利用Linux内核的网络虚拟化技术,在内核态完成封装和解封装,从而构建出覆盖网络。这种方式性能较好,是Flannel的推荐模式。
- host-gw模式:是一种纯三层网络方案,它将每个Flannel子网的“下一跳”设置成了该子网对应的宿主机的IP地址,充当容器通信路径里的“网关”。这种方式免除了额外的封包和解包带来的性能损耗,但要求集群宿主机之间的网络是二层连通的。
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Calico
Calico是一个高性能、灵活的CNI插件,它使用BGP路由协议在主机之间路由数据包,不需要额外的封装层。Calico不仅提供主机和Pod之间的网络连接,还涉及网络安全和管理。它还提供网络策略功能,并可以与服务网格Istio集成。
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Weave
Weave在集群中的每个节点之间创建网状Overlay网络,参与者之间可以灵活路由。它依赖于网络中每台主机上安装的路由组件,提供网络策略功能,并支持对整个网络的简单加密。Weave通过Open vSwitch数据路径模块实现快速数据路径,提供智能路由。
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Cilium
Cilium是一个新兴的CNI插件,支持更高级的网络功能,如网络策略、服务网格和透明加密。它使用eBPF技术来实现高效的网络和安全策略。Cilium提供了强大的网络和安全功能,但配置和维护相对较复杂。
3. 区别
- 性能:Flannel的UDP模式性能较差,而VXLAN模式和host-gw模式性能较好。Calico以其高性能和灵活性闻名,Cilium也提供了高性能的网络和安全策略。Weave的性能取决于其网络架构和配置。
- 功能:Flannel主要提供Overlay网络功能,Calico除了网络连接外还提供网络安全和管理功能,Cilium支持更高级的网络和安全功能,如服务网格和透明加密。Weave则提供了网络策略功能和简单的网络加密。
- 配置复杂度:Flannel相对容易安装和配置,Calico和Cilium的配置和维护相对较复杂,因为它们提供了更多的功能和选项。Weave的配置复杂度则介于Flannel和Calico/Cilium之间。
- 兼容性:这些CNI插件都兼容Kubernetes,但具体的兼容版本和配置可能因插件版本而异。在选择插件时,需要确保它与您的Kubernetes版本和集群配置兼容。
综上所述,Kubernetes中常用的CNI网络插件各有优缺点,选择哪个插件取决于您的具体需求、集群规模、性能要求以及配置和维护的复杂度。