验证 IPv4/IPv6 双栈

本文档介绍了如何验证已启用 IPv4/IPv6 双栈的 Kubernetes 集群。

开始之前

  • 提供方支持双栈网络 (云厂商或其他提供方必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口)
  • 支持双栈网络的网络插件。
  • 已启用双栈的集群
你的 Kubernetes 服务器版本必须是 v1.23 或更高。

要检查版本，输入 kubectl version。

验证寻址

验证节点寻址

每个双栈 Node 都应分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。通过运行以下命令验证是否配置了 IPv4/IPv6 Pod 地址范围。将示例节点名称替换为你集群中有效的双栈 Node。在此示例中，Node 的名称是 k8s-linuxpool1-34450317-0

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .spec.podCIDRs}}{{printf "%s\n" .}}{{end}}'

10.244.1.0/24
2001:db8::/64

应分配有一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。

验证节点是否检测到 IPv4 和 IPv6 接口。将节点名称替换为集群中有效的节点。在此示例中，节点名称是 k8s-linuxpool1-34450317-0

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .status.addresses}}{{printf "%s: %s\n" .type .address}}{{end}}'

Hostname: k8s-linuxpool1-34450317-0
InternalIP: 10.0.0.5
InternalIP: 2001:db8:10::5

验证 Pod 寻址

验证 Pod 是否已分配 IPv4 和 IPv6 地址。将 Pod 名称替换为你集群中有效的 Pod。在此示例中，Pod 名称是 pod01

kubectl get pods pod01 -o go-template --template='{{range .status.podIPs}}{{printf "%s\n" .ip}}{{end}}'

10.244.1.4
2001:db8::4

你还可以通过 Downward API 并使用 status.podIPs 字段路径来验证 Pod IP。以下片段演示了如何在容器内通过名为 MY_POD_IPS 的环境变量暴露 Pod IP。

        env:
        - name: MY_POD_IPS
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.podIPs

以下命令打印容器内 MY_POD_IPS 环境变量的值。该值是一个逗号分隔的列表，对应于 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址。

kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS

MY_POD_IPS=10.244.1.4,2001:db8::4

Pod 的 IP 地址也将写入容器内的 /etc/hosts 文件。以下命令在一个双栈 Pod 上执行 cat /etc/hosts。你可以从输出中验证 Pod 的 IPv4 和 IPv6 IP 地址。

kubectl exec -it pod01 -- cat /etc/hosts

# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1    localhost
::1    localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0    ip6-localnet
fe00::0    ip6-mcastprefix
fe00::1    ip6-allnodes
fe00::2    ip6-allrouters
10.244.1.4    pod01
2001:db8::4    pod01

验证 Service

创建以下未明确定义 .spec.ipFamilyPolicy 的 Service。Kubernetes 将从配置的第一个 service-cluster-ip-range 中为 Service 分配一个集群 IP，并将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack。

service/networking/dual-stack-default-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML。

kubectl get svc my-service -o yaml

Service 的 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack，并且 .spec.clusterIP 设置为从 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的第一个配置范围中的 IPv4 地址。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  namespace: default
spec:
  clusterIP: 10.0.217.164
  clusterIPs:
  - 10.0.217.164
  ipFamilies:
  - IPv4
  ipFamilyPolicy: SingleStack
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 9376
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

创建以下明确将 IPv6 定义为 .spec.ipFamilies 中第一个数组元素的 Service。Kubernetes 将从配置的 IPv6 范围 service-cluster-ip-range 中为 Service 分配一个集群 IP，并将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack。

service/networking/dual-stack-ipfamilies-ipv6.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  ipFamilies:
  - IPv6
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML。

kubectl get svc my-service -o yaml

Service 的 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack，并且 .spec.clusterIP 设置为从 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的 IPv6 范围中的 IPv6 地址。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  name: my-service
spec:
  clusterIP: 2001:db8:fd00::5118
  clusterIPs:
  - 2001:db8:fd00::5118
  ipFamilies:
  - IPv6
  ipFamilyPolicy: SingleStack
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

创建以下在 .spec.ipFamilyPolicy 中明确定义 PreferDualStack 的 Service。Kubernetes 将同时分配 IPv4 和 IPv6 地址（因为此集群已启用双栈），并根据 .spec.ipFamilies 数组中第一个元素的地址族从 .spec.ClusterIPs 列表中选择 .spec.ClusterIP。

service/networking/dual-stack-preferred-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

使用 kubectl describe 验证 Service 是否从 IPv4 和 IPv6 地址块获取了集群 IP。然后你可以通过这些 IP 和端口验证对 Service 的访问。

kubectl describe svc -l app.kubernetes.io/name=MyApp

Name:              my-service
Namespace:         default
Labels:            app.kubernetes.io/name=MyApp
Annotations:       <none>
Selector:          app.kubernetes.io/name=MyApp
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  PreferDualStack
IP Families:       IPv4,IPv6
IP:                10.0.216.242
IPs:               10.0.216.242,2001:db8:fd00::af55
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        9376/TCP
Endpoints:         <none>
Session Affinity:  None
Events:            <none>

创建双栈负载均衡 Service

如果云提供商支持供应启用 IPv6 的外部负载均衡器，请创建以下 Service，其中在 .spec.ipFamilyPolicy 中包含 PreferDualStack，在 .spec.ipFamilies 数组中将 IPv6 作为第一个元素，并将 type 字段设置为 LoadBalancer。

service/networking/dual-stack-prefer-ipv6-lb-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  ipFamilies:
  - IPv6
  type: LoadBalancer
  selector:
    app.kubernetes.io/name: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

检查 Service

kubectl get svc -l app.kubernetes.io/name=MyApp

验证 Service 是否从 IPv6 地址块接收到 CLUSTER-IP 地址以及一个 EXTERNAL-IP。然后你可以通过该 IP 和端口验证对 Service 的访问。

NAME         TYPE           CLUSTER-IP            EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
my-service   LoadBalancer   2001:db8:fd00::7ebc   2603:1030:805::5   80:30790/TCP   35s
最后修改于 2025 年 1 月 23 日太平洋标准时间上午 9:50：调整两项网络任务：validate-dual-stack 和 extend-service-ip-ranges (00c294a18a)