集群网络

网络是 Kubernetes 的核心部分，但要准确理解它的工作原理可能颇具挑战。需要解决 4 个不同的网络问题

1. 高度耦合的容器到容器通信：这可以通过 Pod 和 localhost 通信来解决。
2. Pod 到 Pod 通信：这是本文档的主要重点。
3. Pod 到 Service 通信：这在Service 中有所介绍。
4. 外部到 Service 通信：这也涵盖在 Service 中。

Kubernetes 的核心在于在不同应用之间共享机器。通常，共享机器需要确保两个应用不会尝试使用相同的端口。在大规模环境下协调多个开发人员的端口是非常困难的，并且会使用户面临超出他们控制范围的集群级别问题。

动态端口分配给系统带来了很多复杂性——每个应用都必须将端口作为参数，API 服务器必须知道如何将动态端口号插入到配置块中，Service 必须知道如何相互查找，等等。Kubernetes 没有处理这些复杂性，而是采用了不同的方法。

要了解 Kubernetes 网络模型，请参阅此处。

Kubernetes IP 地址范围

Kubernetes 集群需要在以下组件配置的可用地址范围内，为 Pod、Service 和 Node 分配互不重叠的 IP 地址

• 网络插件被配置用于为 Pod 分配 IP 地址。
• kube-apiserver 被配置用于为 Service 分配 IP 地址。
• kubelet 或 cloud-controller-manager 被配置用于为 Node 分配 IP 地址。

集群网络类型

根据配置的 IP 族，Kubernetes 集群可分为

• 仅 IPv4：网络插件、kube-apiserver 和 kubelet/cloud-controller-manager 被配置用于仅分配 IPv4 地址。
• 仅 IPv6：网络插件、kube-apiserver 和 kubelet/cloud-controller-manager 被配置用于仅分配 IPv6 地址。
• IPv4/IPv6 或 IPv6/IPv4 双栈
  • 网络插件被配置用于分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • kube-apiserver 被配置用于分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • kubelet 或 cloud-controller-manager 被配置用于分配 IPv4 和 IPv6 地址。
  • 所有组件必须在配置的主 IP 族上达成一致。

Kubernetes 集群只考虑 Pod、Service 和 Node 对象中存在的 IP 族，而与所表示对象的现有 IP 无关。例如，一个服务器或一个 Pod 的接口上可能有多个 IP 地址，但只有 node.status.addresses 或 pod.status.ips 中的 IP 地址才被视为实现 Kubernetes 网络模型和定义集群类型的依据。

如何实现 Kubernetes 网络模型

网络模型由每个 Node 上的容器运行时实现。最常见的容器运行时使用 容器网络接口 (CNI) 插件来管理其网络和安全能力。许多不同的供应商提供了许多不同的 CNI 插件。其中一些仅提供添加和移除网络接口等基本功能，而其他一些则提供了更复杂的解决方案，例如与其他容器编排系统的集成、运行多个 CNI 插件、高级 IPAM 特性等。

请参阅此页面，以获取 Kubernetes 支持的网络插件（addons）的不完全列表。

接下来

网络模型的早期设计及其原理在网络设计文档中有更详细的描述。关于未来的计划以及旨在改进 Kubernetes 网络的一些持续努力，请参阅 SIG-Network 的 KEPs。