Kubernetes_CNI_Calico_03_Calico底层隧道tunl0通信全过程

Posted 2023-03-04 毛奇志

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Kubernetes_CNI_Calico_03_Calico底层隧道tunl0通信全过程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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前言
一、了解calico的通信
二、实验准备
总结

前言

k8s安装calico时，服务器有多张网卡如何选择网卡建立隧道？这篇博客来解决。

一、了解calico的通信

默认情况下calico使用的是IPIP模式进行通信，所有节点之间建立tunl0隧道。每创建一个pod在宿主机上都会产生一个以cali开头的虚拟接口，如下图pod1生成了一个calixxxxx网卡，pod2生成了一个caliyyyyy虚拟网卡。每个pod发出去的数据包会直接转发到cali开头的网卡，这个接口跟pod里的网卡是veth pair的关系。

veth pair最直接的理解就是“网线直连”，pod1发出去的所有数据包，“闭着眼”转发给calixxxxx，calixxxxx从其他地方收到的数据包“闭着眼”转发给pod1。

cali开头的网卡会连接到tunl0上，pod1和pod2通信时，pod1发出的数据包先到达calixxxxx，然后进入vms71的tunl0接口，再然后到达隧道的另一端vms72的tunl0接口，然后转发到caliyyyy，最终到达了pod2。所以tunl0隧道的作用就是封装所有pod之间的流量。

现在的问题是tunl0隧道所走的物理线路是哪条呢？默认情况下calico会自动选择，但是如果有多张网卡的话我们想手动选择网卡，下面分成5种情况来看tunl0如何选择物理线路。

二、实验准备

本实验共两台节点，如下。

[root@vms71 ~]# kubectl get nodes
NAME            STATUS   ROLES                  AGE   VERSION
vms71.rhce.cc   Ready    control-plane,master   54m   v1.23.2
vms72.rhce.cc   Ready    <none>                 54m   v1.23.2
[root@vms71 ~]#

为了测试，特地把vms72上的网卡名做了修改，原来的ens32修改名为eth0，原来的ens33修改名为eth1。

vms71上ens32 ----- vms72上eth1   同一网段。
vms71上ens33 ----- vms72上eth0   同一网段。

同一网段的网卡，结合上图，我这里并没写错。

练习时会在vms71上创建pod1，在vms72上创建pod2，所编写的pod.yaml内容如下。

[root@vms71 ~]# cat pod.yaml 
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: pod1
  name: pod1
spec:
  nodeName: vms71.rhce.cc
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  containers:
  - image: localhost/centos:test
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["sh","-c","sleep 1d"]
    name: pod1
    resources: 
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: 
---
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  creationTimestamp: null
  labels:
    run: pod2
  name: pod2
spec:
  nodeName: vms72.rhce.cc
  terminationGracePeriodSeconds: 0
  containers:
  - image: localhost/centos:test
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    command: ["sh","-c","sleep 1d"]
    name: pod2
    resources: 
  dnsPolicy: ClusterFirst
  restartPolicy: Always
status: 
[root@vms71 ~]#

第一种情况指定网卡1

修改calico.yaml的内容，找到IP_AUTODETECTION_METHOD

- name: IP_AUTODETECTION_METHOD
  value: "interface=ens33,eth0"

这里指定tunl0隧道所对应的物理接口为ens33或者eth0。在vms71上他会选择ens33，在vms72上会选择eth0。

安装calico。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
configmap/calico-config created
	...输出...
[root@vms71 ~]#

创建测试用的pod。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f pod.yaml 
pod/pod1 created
pod/pod2 created
[root@vms71 ~]#
[root@vms71 ~]# kubectl get pods -owide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE        IP             NODE        
pod1   1/1     Running   0          14s   10.244.118.193   vms71.rhce.cc 
pod2   1/1     Running   0          14s   10.244.5.194     vms72.rhce.cc 
[root@vms71 ~]#

整个拓扑图应该如下。

进入到pod1里去，然后通过traceroute访问 pod2的IP即 10.244.5.194。

[root@vms71 ~]# kubectl exec -it pod1 -- bash
[root@pod1 /]#
[root@pod1 /]# traceroute 10.244.5.194
traceroute to 10.244.5.194 (10.244.5.194), 30 hops max, 60 byte packets
 1  192-168-26-71.kubernetes.default.svc.cluster.local (192.168.26.71)  0.049 ms  0.009 ms  0.007 ms
 2  10.244.5.192 (10.244.5.192)  0.477 ms  0.414 ms  0.378 ms
 3  10.244.5.194 (10.244.5.194)  0.615 ms  0.577 ms  0.540 ms
[root@pod1 /]# exit
[root@vms71 ~]#

从这里可以看到在pod1发出去的包，直接到达隧道另一端即vms72上的tunl0，然后再转发到pod2的。
那么vms71和vms72之间的隧道之间是怎么走的呢？

先查看vms71的路由。

[root@vms71 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.5.192/26 via 192.168.30.72 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms71 ~]#

凡是去往网段10.244.5.192/26的数据包都发送到192.168.30.72（这是vms72的eth0接口，也是隧道tunl0的另一端）。

查看vms72的路由。

[root@vms72 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.118.192/26 via 192.168.30.71 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms72 ~]#
凡是去往网段10.244.
```118.192/26的数据包都发送到192.168.30.71（这是vms71的ens33接口，也是隧道tunl0的另一端）。

删除pod1和pod2。
```shell
[root@vms71 ~]# kubectl delete -f pod.yaml 
pod "pod1" deleted
pod "pod2" deleted
[root@vms71 ~]#
删除calico。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f calico.yaml 
configmap "calico-config" deleted
	...输出...
[root@vms71 ~]#

第二种情况指定网卡2

修改calico.yaml的内容，修改IP_AUTODETECTION_METHOD的值。

- name: IP_AUTODETECTION_METHOD
  value: "interface=ens32,eth1"

这里指定tunl0所使用的物理线路是ens32或者eth1，vms71上有ens32所以选择ens32，vms72上有eth1则选择eth1。

安装calico。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
configmap/calico-config created
	...输出...
[root@vms71 ~]#

创建pod。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f pod.yaml 
pod/pod1 created
pod/pod2 created
[root@vms71 ~]#
[root@vms71 ~]# kubectl get pods -owide
NAME   READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP               NODE 
pod1   1/1     Running   0          3s    10.244.118.193   vms71.rhce.cc 
pod2   1/1     Running   0          3s    10.244.5.194     vms72.rhce.cc  
[root@vms71 ~]#

两个pod的IP保持了之前一样。

进入到pod1里去，然后通过traceroute访问 pod2的IP即 10.244.5.194。

[root@vms71 ~]# kubectl exec -it pod1 -- bash
[root@pod1 /]# traceroute 10.244.5.194
traceroute to 10.244.5.194 (10.244.5.194), 30 hops max, 60 byte packets
 1  192-168-26-71.kubernetes.default.svc.cluster.local (192.168.26.71)  0.050 ms  0.009 ms  0.007 ms
 2  10.244.5.192 (10.244.5.192)  0.493 ms  0.407 ms  0.365 ms
 3  10.244.5.194 (10.244.5.194)  0.482 ms  0.468 ms  0.461 ms
[root@pod1 /]# exit
exit
[root@vms71 ~]#

查看vms71的路由。

[root@vms71 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.5.192/26 via 192.168.26.72 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms71 ~]#

凡是去往网段10.244.5.192/26的数据包都发送到192.168.26.72（这是vms72的eth1接口，也是隧道tunl0的另一端）。

查看vms72的路由。

[root@vms72 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.118.192/26 via 192.168.26.71 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms72 ~]#

凡是去往网段10.244.118.192/26的数据包都发送到192.168.26.71（这是vms71的ens32接口，也是隧道tunl0的另一端）。

删除pod1和pod2。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f pod.yaml 
pod "pod1" deleted
pod "pod2" deleted
[root@vms71 ~]#

删除calico。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f calico.yaml 
configmap "calico-config" deleted
	...输出...
[root@vms71 ~]#

第三种情况跳过指定网卡

修改calico.yaml的内容，修改IP_AUTODETECTION_METHOD的值。

- name: IP_AUTODETECTION_METHOD
  value: "skip-interface=eth1,ens32"

tunl0选择物理网卡时跳过eth1或者ens32。在vms71上跳过ens32的话只能选择ens33，在vms72上跳过eth1的话只能选择eth0。

安装calico。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
configmap/calico-config created
	...输出...
[root@vms71 ~]#

先查看vms71的路由

[root@vms71 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.5.192/26 via 192.168.30.72 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms71 ~]#

凡是去往网段10.244.5.192/26的数据包都发送到192.168.30.72（这是vms72的eth0接口，也是隧道tunl0的另一端）。

先查看vms72的路由

[root@vms72 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.118.192/26 via 192.168.30.71 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms72 ~]#

凡是去往网段10.244.118.192/26的数据包都发送到192.168.30.71（这是vms71的ens33接口，也是隧道tunl0的另一端）。

删除calico。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f calico.yaml 
configmap "calico-config" deleted
	...输出...
[root@vms71 ~]#

第四种情况通过网络连通性判断

修改calico.yaml的内容，修改IP_AUTODETECTION_METHOD的值。

- name: IP_AUTODETECTION_METHOD
  value: "can-reach=192.168.30.1"

tunl0要选择能和192.168.30.1通信的那张网卡，在vms71上ens33网卡和192.168.30.1是同一个网段，能够和192.168.30.1通信，被选中。在vms72上eth0网卡和192.168.30.1是同一网段可以通信，被选中。

创建calico。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
configmap/calico-config created
	...输出...
[root@vms71 ~]#

先查看vms71的路由

[root@vms71 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.5.192/26 via 192.168.30.72 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms71 ~]#

凡是去往网段10.244.5.192/26的数据包都发送到192.168.30.72（这是vms72的eth0接口，也是隧道tunl0的另一端）。

先查看vms72的路由

[root@vms72 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.118.192/26 via 192.168.30.71 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms72 ~]#

凡是去往网段10.244.118.192/26的数据包都发送到192.168.30.71（这是vms71的ens33接口，也是隧道tunl0的另一端）。

删除calico。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f calico.yaml 
configmap "calico-config" deleted
	...输出...
[root@vms71 ~]#

第五种情况通过cidr判断

修改calico.yaml的内容，修改IP_AUTODETECTION_METHOD的值。

- name: IP_AUTODETECTION_METHOD
  value: "cidr=192.168.26.0/24"

tunl0选择选择192.168.26.0/24网段的网卡，vms71选中的是ens32，vms72上选中的应该是eth1了，因为他们都是属于192.168.26.0/24网段的。

创建calico。

[root@vms71 ~]# kubectl apply -f calico.yaml
configmap/calico-config created
	...输出...
[root@vms71 ~]#

查看vms71的路由。

[root@vms71 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.5.192/26 via 192.168.26.72 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms71 ~]#

凡是去往网段10.244.5.192/26的数据包都发送到192.168.26.72（这是vms72的eth1接口，也是隧道tunl0的另一端）。

查看vms72的路由。

[root@vms72 ~]# ip route  | grep tunl0
10.244.118.192/26 via 192.168.26.71 dev tunl0 proto bird onlink 
[root@vms72 ~]#

凡是去往网段10.244.118.192/26的数据包都发送到192.168.26.71（这是vms71的ens32接口，也是隧道tunl0的另一端）。

删除calico。

[root@vms71 ~]# kubectl delete -f calico.yaml 
configmap "calico-config" deleted
	...输出...
[root@vms71 ~]#

总结

以上是关于Kubernetes_CNI_Calico_03_Calico底层隧道tunl0通信全过程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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系列文章目录

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前言

一、了解calico的通信

二、实验准备

第一种情况 指定网卡1

第二种情况 指定网卡2

第三种情况 跳过指定网卡

第四种情况 通过网络连通性判断

第五种情况 通过cidr判断

总结

第一种情况指定网卡1

第二种情况指定网卡2

第三种情况跳过指定网卡

第四种情况通过网络连通性判断

第五种情况通过cidr判断