Kubernetes(k8s)-网络插件(Flannel)
作者介绍：简历上没有一个精通的运维工程师。下面的思维导图也是预计更新的内容和当前进度(不定时更新)。
我们上一章介绍了Docker基本情况，目前在规模较大的容器集群基本都是Kubernetes，但是Kubernetes涉及的东西和概念确实是太多了，而且随着版本迭代功能在还增加，笔者有些功能也确实没用过，所以只能按照我自己的理解来讲解。
我们上一小节介绍了CNI插件，而我们使用比较常多的插件就是Flannel，并且也是最简单的网络插件。当集群部署完成以后，第一个要做的就是引入网络插件，只有引入了网络插件以后 ，不同节点的Pod才能进行通信。集群才算正常可用集群。
在Kubernetes里面使用比较广泛的网络插件主要是Flannel和Calico，当然还有使用最新的eBPF技术的Cilium。本小节我们讲解Flannel。
Flannel 是一个简单而轻量级的网络插件，广泛用于 Kubernetes 集群中来提供 Pod 之间的网络通信。它的主要目标是为每个节点分配一个子网，并确保所有 Pod 可以通过这个子网进行相互通信。Flannel 支持多种后端（如 VXLAN、UDP、Host-GW 等）来实现跨节点的 Pod 网络连接。
Flannel 的核心特点
- 简单易用：
- Flannel 的配置非常简单，通常只需要几行命令就可以完成安装和配置。
- 它没有复杂的依赖关系，适合快速部署和小型到中型集群。
- 轻量级：
- Flannel 的资源消耗较少，对 CPU 和内存的影响较小。
- 它专注于基本的 Pod 网络需求，而不添加额外的功能或复杂性。
- 多种后端支持：
- VXLAN：使用虚拟扩展局域网技术，适用于大多数环境。
- UDP：基于用户数据报协议，适用于某些特定场景。
- Host-GW (Host Gateway)：直接路由流量，性能较好，但需要所有节点位于同一二层网络。
- 二层网络模型：
- Flannel 使用简单的二层网络模型，每个节点上的 Pod 分配一个唯一的子网 IP 地址。
- 所有 Pod 之间可以通过这些子网 IP 地址直接通信，而不需要额外的 NAT 或代理。
- 集成良好：
- Flannel 与 Kubernetes 集成良好，默认情况下被许多 Kubernetes 发行版（如 kubeadm）所采用。
- 它能够自动检测并适应不同的基础设施环境。
Flannel 的工作原理
- 分配子网：Flannel 会从预定义的 IP 地址池中为每个节点分配一个子网段。例如，整个集群可能使用
10.244.0.0/16这个 CIDR 范围，每个节点可能会获得10.244.1.0/24、10.244.2.0/24等子网段。 - 网络通信：Pod 之间的通信通过节点的子网进行。如果两个 Pod 位于同一节点，则可以直接通过本地网络接口通信；如果位于不同节点，则根据选择的后端机制（如 VXLAN 或 Host-GW）进行跨节点通信。
- 后端选择：Flannel 提供了多种后端选项来处理跨节点通信。默认情况下，它使用 VXLAN 后端，但如果所有节点在同一个二层网络中，Host-GW 后端可以提供更好的性能。
---
kind: Namespace
apiVersion: v1
metadata:
name: kube-flannel
labels:
k8s-app: flannel
pod-security.kubernetes.io/enforce: privileged
---
kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
labels:
k8s-app: flannel
name: flannel
rules:
- apiGroups:
- ""
resources:
- pods
verbs:
- get
- apiGroups:
- ""
resources:
- nodes
verbs:
- get
- list
- watch
- apiGroups:
- ""
resources:
- nodes/status
verbs:
- patch
---
kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
metadata:
labels:
k8s-app: flannel
name: flannel
roleRef:
apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
kind: ClusterRole
name: flannel
subjects:
- kind: ServiceAccount
name: flannel
namespace: kube-flannel
---
apiVersion: v1
kind: ServiceAccount
metadata:
labels:
k8s-app: flannel
name: flannel
namespace: kube-flannel
---
kind: ConfigMap
apiVersion: v1
metadata:
name: kube-flannel-cfg
namespace: kube-flannel
labels:
tier: node
k8s-app: flannel
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",
"EnableNFTables": false,
"Backend": {
##就是这里决定他采用什么后端机制
"Type": "vxlan"
}
}
---
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: kube-flannel-ds
namespace: kube-flannel
labels:
tier: node
app: flannel
k8s-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: docker.io/flannel/flannel-cni-plugin:v1.6.0-flannel1
command:
- cp
args:
- -f
- /flannel
- /opt/cni/bin/flannel
volumeMounts:
- name: cni-plugin
mountPath: /opt/cni/bin
- name: install-cni
image: docker.io/flannel/flannel:v0.26.2
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: docker.io/flannel/flannel:v0.26.2
command:
- /opt/bin/flanneld
args:
- --ip-masq
- --kube-subnet-mgr
resources:
requests:
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
volumes:
- 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解析这个文件
1.首先是创建了一个新的命名空间：kube-flannel
2.其次是RBAC信息，申请一定的权限最终把权限给予ServiceAccount：flannel，然后DS的Pod会来使用这个ServiceAccount。
3.定义了一个ConfigMap，里面准备了2个配置文件，其中一个文件定义了容器的CIDR，需要和你创建集群定义的一致，默认是10.244.0.0/16。
4.定义了一个DaemonSet，这里使用2个InitContainers容器，其中需要把镜像自带的flannel进程文件复制到主机的/opt/cni/bin目录里面。
[root@master01 bin]# ls -l /opt/cni/bin/ |grep flannel
-rwxr-xr-x 1 root root 2342446 Jan 16 19:06 flannel
[root@master01 bin]# 另外一个InitContainers容器则是把ConfigMap里面生成的cni-conf.json文件复制到了主机的/etc/cni/net.d/10-flannel.conflist，供kubelet读取。
上面是我互联网网找来的，简单解释下这个图。
1.2个节点：Node1的ip是10.168.0.2，Node2的ip地址是10.168.0.3。
2.Node1节点的容器ip是10.244.0.2，Node2节点的容器ip是10.244.1.3。
3.如果是到本机的其他容器，则直接走CNI网桥接入，CNI起到了类似交换机的作用。
5.如果是到其他主机，则到CNI网桥以后，还需要经过Flannel.1的封装，然后到了目的主机以后再经过Flannel.1解封。
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原始发表：2025-03-08，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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