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kubernetes集群部署Flannel組件-創新互聯

這篇文章為大家分享有關在kubernetes集群部署Flannel組件的方法。文章涵蓋Flannel組件的配置和部署方法，希望大家通過這篇文章能有所收獲。

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Flannel容器集群網絡部署

  • Overlay Network:覆蓋網絡，在基礎網絡上疊加的一種虛擬網絡技術模式，該網絡中的主機通過虛擬鏈路連接起來
  • VXLAN：將源數據包封裝到UDP中，并使用基礎網絡的  IP/MAC作為外層報文頭進行封裝，然后在以太網上傳輸，到達目的地后由隧道端點解封裝并將數據發送給目標地址
  • Flannel：是Overlay網絡的一種，也是將源數據包封裝在另一種網絡包里面進行路由轉發和通信，目前已經支持UDP、VXLAN、AWS、VPC和GCE路由等數據轉發方式

kubernetes集群部署Flannel組件

Flannel簡介

  • Flannel是 CoreOS 團隊針對 Kubernetes 設計的一個覆蓋網絡（Overlay Network）工具，其目的在于幫助每一個使用 Kuberentes 的 CoreOS 主機擁有一個完整的子網
  • Flannel通過給每臺宿主機分配一個子網的方式為容器提供虛擬網絡，它基于Linux TUN/TAP，使用UDP封裝IP包來創建overlay網絡，并借助etcd維護網絡的分配情況。

Flannel原理

  • Flannel是CoreOS團隊針對Kubernetes設計的一個網絡規劃服務，簡單來說，它的功能是讓集群中的不同節點主機創建的Docker容器都具有全集群唯一的虛擬IP地址。
  • 在默認的Docker配置中，每個Node的Docker服務會分別負責所在節點容器的IP分配。Node內部得容器之間可以相互訪問,但是跨主機(Node)網絡相互間是不能通信。
  • Flannel設計目的就是為集群中所有節點重新規劃IP地址的使用規則，從而使得不同節點上的容器能夠獲得"同屬一個內網"且"不重復的"IP地址，并讓屬于不同節點上的容器能夠直接通過內網IP通信。
  • Flannel 使用etcd存儲配置數據和子網分配信息。flannel 啟動之后，后臺進程首先檢索配置和正在使用的子網列表，然后選擇一個可用的子網，然后嘗試去注冊它。
  • etcd也存儲這個每個主機對應的ip。flannel 使用etcd的watch機制監視/coreos.com/network/subnets下面所有元素的變化信息，并且根據它來維護一個路由表。
  • 為了提高性能，flannel優化了Universal TAP/TUN設備，對TUN和UDP之間的ip分片做了代理。

Flannel原理圖

kubernetes集群部署Flannel組件

  • 如圖所示Flannel的工作原理可以解釋為：

    • 數據從源容器中發出后，經由所在主機的docker0虛擬網卡轉發到flannel0虛擬網卡，這是個P2P的虛擬網卡，flanneld服務監聽在網卡的另外一端。
    • Flannel通過Etcd服務維護了一張節點間的路由表，該張表里保存了各個節點主機的子網網段信息。
    • 源主機的flanneld服務將原本的數據內容UDP封裝后根據自己的路由表投遞給目的節點的flanneld服務，數據到達以后被解包，然后直接進入目的節點的flannel0虛擬網卡，然后被轉發到目的主機的docker0虛擬網卡，最后就像本機容器通信一樣的由docker0路由到達目標容器。
  • 除了UDP，Flannel還支持很多其他的Backend：
    • udp：使用用戶態udp封裝，默認使用8285端口。由于是在用戶態封裝和解包，性能上有較大的損失
    • vxlan：vxlan封裝，需要配置VNI，Port（默認8472）和GBP
    • host-gw：直接路由的方式，將容器網絡的路由信息直接更新到主機的路由表中，僅適用于二層直接可達的網絡
    • aws-vpc：使用 Amazon VPC route table 創建路由，適用于AWS上運行的容器
    • gce：使用Google Compute Engine Network創建路由，所有instance需要開啟IP forwarding，適用于GCE上運行的容器
    • ali-vpc：使用阿里云VPC route table 創建路由，適用于阿里云上運行的容器

實驗部署

實驗環境

  • Master01:192.168.80.12
  • Node01:192.168.80.13
  • Node02:192.168.80.14
  • 本篇實驗部署是接上篇文章部署的，所以實驗環境不變，Flannel只需要在node節點部署，master中不需要部署

Flannel部署

  • 在node01、node02節點中部署docker容器
    [root@node01 ~]# yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2   //安裝依賴包
已加載插件：fastestmirror
base                                          | 3.6 kB  00:00:00
extras                                         | 2.9 kB  00:00:00
...
[root@node01 ~]# yum-config-manager --add-repo https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo     //設置阿里云鏡像源
已加載插件：fastestmirror
adding repo from: https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo
grabbing file https://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
repo saved to /etc/yum.repos.d/docker-ce.repo
[root@node01 ~]# yum install -y docker-ce      //安裝Docker-CE
已加載插件：fastestmirror
docker-ce-stable                                    | 3.5 kB  00:00:00
(1/2): docker-ce-stable/x86_64/updateinfo                       |  55 B  00:00:01
(2/2): docker-ce-stable/x86_64/primary_db                       |  37 kB  00:00:01
Loading mirror speeds from cached hostfile
...
[root@node01 ~]# systemctl start docker.service    //啟動docker服務
[root@node01 ~]# systemctl enable docker.service    //配置開機自啟
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/docker.service to /usr/lib/systemd/system/docker.service.
[root@node01 ~]# tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'         //配置鏡像加速
> {
>  "registry-mirrors": ["https://**********.aliyuncs.com"]
> }
> EOF
{
"registry-mirrors": ["https://**********.aliyuncs.com"]
}
[root@node01 ~]# systemctl daemon-reload     //重新加載進程
[root@node01 ~]# systemctl restart docker    //重啟docker
[root@node01 ~]# vim /etc/sysctl.conf      //編輯開啟路由轉發功能
...
# For more information, see sysctl.conf(5) and sysctl.d(5).
net.ipv4.ip_forward=1
:wq
[root@node01 ~]# sysctl -p       //重新加載
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@node01 ~]# service network restart      //重啟網絡
Restarting network (via systemctl):             [  確定  ]
[root@node01 ~]# systemctl restart docker    //重啟docker服務
[root@node01 ~]# docker version
Client: Docker Engine - Community      //查看docker版本
Version:      19.03.5
API version:    1.40
Go version:     go1.12.12
...            //docker服務部署完成
  • master01中操作
    [root@master01 etcd-cert]# /opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.80.12:2379,https://192.168.80.13:2379,https://192.168.80.14:2379" set /coreos.com/network/config '{ "Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'       //寫入分配的子網段到ETCD中，供flannel使用
{ "Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}
[root@master01 etcd-cert]# /opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=ca.pem --cert-file=server.pem --key-file=server-key.pem --endpoints="https://192.168.80.12:2379,https://192.168.80.13:2379,https://192.168.80.14:2379" get /coreos.com/network/config      //查看是否成功寫入
{ "Network": "172.17.0.0/16", "Backend": {"Type": "vxlan"}}
[root@master01 etcd-cert]# cd ..     //回到k8s目錄
[root@master01 k8s]# ls          //查看flannel軟件包是否存在
cfssl.sh  etcd-v3.3.10-linux-amd64       kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
etcd-cert  etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz
etcd.sh   flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
[root@master01 k8s]# scp flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz flannel.sh root@192.168.80.13:/root  //將軟件包拷貝到node01節點
root@192.168.80.13's password:
flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz                     100% 9479KB  61.1MB/s  00:00
flannel.sh: No such file or directory
[root@master01 k8s]# scp flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz flannel.sh root@192.168.80.14:/root   //將軟件包拷貝到node02節點
root@192.168.80.14's password:
flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz                     100% 9479KB 119.3MB/s  00:00
flannel.sh: No such file or directory

  • node01、node02節點同步操作

    [root@node01 ~]# ls       //查看軟件包是否成功拷貝
anaconda-ks.cfg  flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz
[root@node01 ~]# tar zxvf flannel-v0.10.0-linux-amd64.tar.gz   //解壓軟件包
flanneld
mk-docker-opts.sh
README.md
[root@node01 ~]# mkdir /opt/kubernetes/{cfg,bin,ssl} -p    //遞歸創建k8s工作目錄
[root@node01 ~]# mv mk-docker-opts.sh flanneld /opt/kubernetes/bin/  //移動腳本文件到工作目錄下的bin目錄
[root@node01 ~]# vim flannel.sh      //編輯flannel執行腳本  并生成配置文件
#!/bin/bash

ETCD_ENDPOINTS=${1:-"http://127.0.0.1:2379"}

cat <<EOF >/opt/kubernetes/cfg/flanneld

FLANNEL_OPTIONS="--etcd-endpoints=${ETCD_ENDPOINTS} \
-etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
-etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \
-etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem"

EOF

cat <<EOF >/usr/lib/systemd/system/flanneld.service
[Unit]
Description=Flanneld overlay address etcd agent
After=network-online.target network.target
Before=docker.service

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/flanneld
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/flanneld --ip-masq \$FLANNEL_OPTIONS
ExecStartPost=/opt/kubernetes/bin/mk-docker-opts.sh -k DOCKER_NETWORK_OPTIONS -d /  /run/flannel/subnet.env
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

EOF

systemctl daemon-reload
systemctl enable flanneld
systemctl restart flanneld
:wq
[root@node01 ~]# bash flannel.sh https://192.168.80.12:2379,https://192.168.80.13:2379,https://192.168.80.14:2379      //執行flannel腳本文件開啟flannel網絡功能
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/flanneld.service to /usr/lib/systemd/system/flanneld.service.
[root@node01 ~]# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service  //配置docker啟動腳本連接flannel
...
[Service]
Type=notify
# the default is not to use systemd for cgroups because the delegate issues still
# exists and systemd currently does not support the cgroup feature set required
# for containers run by docker
EnvironmentFile=/run/flannel/subnet.env      //添加連接運行語句
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_NETWORK_OPTIONS  -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock            //添加變量
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
TimeoutSec=0
...
:wq
[root@node01 ~]# cat /run/flannel/subnet.env    //查看docker運行時連接flannel文件
DOCKER_OPT_BIP="--bip=172.17.49.1/24"
DOCKER_OPT_IPMASQ="--ip-masq=false"
DOCKER_OPT_MTU="--mtu=1450"
DOCKER_NETWORK_OPTIONS=" --bip=172.17.49.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"   //bip指定啟動時的子網 注意：此處node01與node02指定啟動時的子網IP地址都屬于172.17.0.0/24網段

  • 查看網絡

    [root@node01 ~]# systemctl daemon-reload    //重新加載進程
[root@node01 ~]# systemctl restart docker    //重新啟動docker
[root@node01 ~]# ifconfig            //查看網絡信息
docker0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
    inet 172.17.49.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.49.255  //docker0網卡IP地址
    ...
ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
   inet 192.168.80.13  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.80.255
  ...
flannel.1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450
   inet 172.17.49.0  netmask 255.255.255.255  broadcast 0.0.0.0    //flannel網卡地址
   ...

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
   inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
   ...

  • node02服務器操作

      [root@node02 ~]# ifconfig
  docker0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
   inet 172.17.63.1  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.63.255  //docker網卡信息
   ...

  ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
   inet 192.168.80.14  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.80.255
   ...

  flannel.1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450
   inet 172.17.63.0  netmask 255.255.255.255  broadcast 0.0.0.0   //flannel網卡信息
   ...

  lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
   inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
   ...
  [root@node02 ~]# ping 172.17.49.1        //使用ping命令測試網絡是否互通
  PING 172.17.49.1 (172.17.49.1) 56(84) bytes of data.
  64 bytes from 172.17.49.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.344 ms
  64 bytes from 172.17.49.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.333 ms
  64 bytes from 172.17.49.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.346 ms
  ^C
  --- 172.17.49.1 ping statistics ---
  3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2000ms
  rtt min/avg/max/mdev = 0.333/0.341/0.346/0.005 ms
  • node01、node02節點服器操作
    [root@node01 ~]# docker run -it centos:7 /bin/bash   //運行docker鏡像
Unable to find image 'centos:7' locally
7: Pulling from library/centos
ab5ef0e58194: Pull complete
Digest: sha256:4a701376d03f6b39b8c2a8f4a8e499441b0d567f9ab9d58e4991de4472fb813c
Status: Downloaded newer image for centos:7
[root@e8ee45a4fd28 /]# yum install net-tools -y   //容器中安裝網絡工具
Loaded plugins: fastestmirror, ovl
Determining fastest mirrors
* base: mirrors.163.com
* extras: mirrors.163.com
...

  • node01服器操作

      [root@e8ee45a4fd28 /]# ifconfig       //查看網卡信息
  eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450
   inet 172.17.49.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.49.255
   ...

   lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
   inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
   ...
  • node02服器操作
      [root@47aa8b55a61a /]# ifconfig      //查看網卡信息
  eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1450
   inet 172.17.63.2  netmask 255.255.255.0  broadcast 172.17.63.255
   ...
  lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
   inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
   ...
  [root@47aa8b55a61a /]# ping 172.17.49.2   //node02服務器中docker容器使用ping命令測試與node01服務器中docker是否可以通信
  PING 172.17.49.2 (172.17.49.2) 56(84) bytes of data.
  64 bytes from 172.17.49.2: icmp_seq=1 ttl=62 time=0.406 ms
  64 bytes from 172.17.49.2: icmp_seq=2 ttl=62 time=0.377 ms
  64 bytes from 172.17.49.2: icmp_seq=3 ttl=62 time=0.389 ms
  64 bytes from 172.17.49.2: icmp_seq=4 ttl=62 time=0.356 ms
  ^C
  --- 172.17.49.2 ping statistics ---
  4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3001ms
  rtt min/avg/max/mdev = 0.356/0.382/0.406/0.018 ms  //成功通信

    看完這篇文章，你們學會部署Flannel組件的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注創新互聯行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！

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標題名稱：kubernetes集群部署Flannel組件-創新互聯
路徑分享：http://vcdvsql.cn/article30/ejppo.html

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