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网络

了解如何为你的集群配置网络。

1: 使用 HostAliases 向 Pod /etc/hosts 文件添加条目
2: 验证 IPv4/IPv6 双协议栈

1 - 使用 HostAliases 向 Pod /etc/hosts 文件添加条目

当 DNS 配置以及其它选项不合理的时候，通过向 Pod 的 /etc/hosts 文件中添加条目，可以在 Pod 级别覆盖对主机名的解析。你可以通过 PodSpec 的 HostAliases 字段来添加这些自定义条目。

建议通过使用 HostAliases 来进行修改，因为该文件由 Kubelet 管理，并且可以在 Pod 创建/重启过程中被重写。

默认 hosts 文件内容

让我们从一个 Nginx Pod 开始，该 Pod 被分配一个 IP：

kubectl run nginx --image nginx

pod/nginx created

检查 Pod IP：

kubectl get pods --output=wide

NAME     READY     STATUS    RESTARTS   AGE    IP           NODE
nginx    1/1       Running   0          13s    10.200.0.4   worker0

主机文件的内容如下所示：

kubectl exec nginx -- 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
10.200.0.4	nginx

默认情况下，hosts 文件只包含 IPv4 和 IPv6 的样板内容，像 localhost 和主机名称。

通过 HostAliases 增加额外条目

除了默认的样板内容，我们可以向 hosts 文件添加额外的条目。例如，要将 foo.local、bar.local 解析为 127.0.0.1，将 foo.remote、 bar.remote 解析为 10.1.2.3，我们可以在 .spec.hostAliases 下为 Pod 配置 HostAliases。

service/networking/hostaliases-pod.yaml

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: hostaliases-pod
spec:
  restartPolicy: Never
  hostAliases:
  - ip: "127.0.0.1"
    hostnames:
    - "foo.local"
    - "bar.local"
  - ip: "10.1.2.3"
    hostnames:
    - "foo.remote"
    - "bar.remote"
  containers:
  - name: cat-hosts
    image: busybox
    command:
    - cat
    args:
    - "/etc/hosts"

你可以使用以下命令用此配置启动 Pod：

kubectl apply -f https://k8s.io/examples/service/networking/hostaliases-pod.yaml

pod/hostaliases-pod created

检查 Pod 详情，查看其 IPv4 地址和状态：

kubectl get pod --output=wide

NAME                READY     STATUS      RESTARTS   AGE       IP              NODE
hostaliases-pod     0/1       Completed   0          6s        10.200.0.5      worker0

hosts 文件的内容看起来类似如下这样：

kubectl logs hostaliases-pod

# 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
10.200.0.5	hostaliases-pod

# Entries added by HostAliases.
127.0.0.1	foo.local	bar.local
10.1.2.3	foo.remote	bar.remote

在最下面额外添加了一些条目。

为什么 kubelet 管理 hosts 文件？

kubelet 管理 Pod 中每个容器的 hosts 文件，避免 Docker 在容器已经启动之后去修改该文件。

注意：

请避免手工更改容器内的 hosts 文件内容。

如果你对 hosts 文件做了手工修改，这些修改都会在容器退出时丢失。

2 - 验证 IPv4/IPv6 双协议栈

本文分享了如何验证 IPv4/IPv6 双协议栈的 Kubernetes 集群。

准备开始

提供程序对双协议栈网络的支持 (云供应商或其他方式必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口)
一个能够支持双协议栈的网络插件，（如 Calico，Cilium 或 Kubenet）。
启用双协议栈集群

验证寻址

验证节点寻址

每个双协议栈节点应分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。通过运行以下命令来验证是否配置了 IPv4/IPv6 Pod 地址范围。将示例节点名称替换为集群中的有效双协议栈节点。在此示例中，节点的名称为 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
a00:100::/24

应该分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。

验证节点是否检测到 IPv4 和 IPv6 接口。用集群中的有效节点替换节点名称。在此示例中，节点名称为 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: 10.240.0.5
InternalIP: 2001:1234:5678:9abc::5

验证 Pod 寻址

验证 Pod 已分配了 IPv4 和 IPv6 地址。用集群中的有效 Pod 替换 Pod 名称。在此示例中，Pod 名称为 pod01：

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

10.244.1.4
a00:100::4

你也可以通过 status.podIPs 使用 Downward API 验证 Pod IP。以下代码段演示了如何通过容器内称为 MY_POD_IPS 的环境变量公开 Pod 的 IP 地址。

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

使用以下命令打印出容器内部 MY_POD_IPS 环境变量的值。该值是一个逗号分隔的列表，与 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址相对应。

kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS

MY_POD_IPS=10.244.1.4,a00:100::4

Pod 的 IP 地址也将被写入容器内的 /etc/hosts 文件中。在双栈 Pod 上执行 cat /etc/hosts 命令操作。从输出结果中，你可以验证 Pod 的 IPv4 和 IPv6 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
a00:100::4    pod01

验证服务

创建以下未显式定义 .spec.ipFamilyPolicy 的 Service。 Kubernetes 将从首个配置的 service-cluster-ip-range 给 Service 分配集群 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: MyApp
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML 定义。

kubectl get svc my-service -o yaml

该 Service 通过在 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的第一个配置范围，将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack，将 .spec.clusterIP 设置为 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: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

创建以下显示定义 .spec.ipFamilies 数组中的第一个元素为 IPv6 的 Service。 Kubernetes 将 service-cluster-ip-range 配置的 IPv6 地址范围给 Service 分配集群 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: MyApp
spec:
  ipFamilies:
  - IPv6
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML 定义。

kubectl get svc my-service -o yaml

该 Service 通过在 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的 IPv6 地址范围，将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack，将 .spec.clusterIP 设置为 IPv6 地址。

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

创建以下显式定义 .spec.ipFamilyPolicy 为 PreferDualStack 的 Service。 Kubernetes 将分配 IPv4 和 IPv6 地址（因为该集群启用了双栈），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: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

说明：

kubectl get svc 命令将仅在 CLUSTER-IP 字段中显示主 IP。

kubectl get svc -l app=MyApp

NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
my-service   ClusterIP   fe80:20d::d06b   <none>        80/TCP    9s

使用 kubectl describe 验证服务是否从 IPv4 和 IPv6 地址块中获取了集群 IP。然后你就可以通过 IP 和端口，验证对服务的访问。

kubectl describe svc -l app=MyApp

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

创建双协议栈负载均衡服务

如果云提供商支持配置启用 IPv6 的外部负载均衡器，则创建如下 Service 时将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 PreferDualStack, 并将 spec.ipFamilies 字段的第一个元素设置为 IPv6，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: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  ipFamilies:
  - IPv6
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

检查服务：

kubectl get svc -l app=MyApp

验证服务是否从 IPv6 地址块中接收到 CLUSTER-IP 地址以及 EXTERNAL-IP。然后，你可以通过 IP 和端口验证对服务的访问。

NAME         TYPE           CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
my-service   LoadBalancer   fd00::7ebc   2603:1030:805::5   80:30790/TCP   35s