कुबेरनेट्स पॉड को आईपी एड्रेस कैसे मिलता है?

टिप्पणी। अनुवाद।: लिंक्डइन के एक एसआरई इंजीनियर द्वारा लिखा गया यह लेख, कुबेरनेट्स में आंतरिक जादू के बारे में विस्तार से बताता है - अधिक सटीक रूप से, सीआरआई, सीएनआई और क्यूब-एपिसर्वर की बातचीत - जो तब होता है जब अगले पॉड को एक आईपी पता निर्दिष्ट करने की आवश्यकता होती है।

मूलभूत आवश्यकताओं में से एक कुबेरनेट्स नेटवर्क मॉडल यह है कि प्रत्येक पॉड का अपना आईपी पता होना चाहिए और क्लस्टर में कोई भी अन्य पॉड उस पते पर उससे संपर्क करने में सक्षम होना चाहिए। ऐसे कई नेटवर्क "प्रदाता" (फलालैन, केलिको, कैनाल, आदि) हैं जो इस नेटवर्क मॉडल को लागू करने में मदद करते हैं।

जब मैंने पहली बार कुबेरनेट्स के साथ काम करना शुरू किया, तो यह मेरे लिए पूरी तरह से स्पष्ट नहीं था कि पॉड्स को उनके आईपी पते कैसे मिलते हैं। यहां तक ​​कि यह समझने के बावजूद कि व्यक्तिगत घटक कैसे काम करते हैं, उनके एक साथ काम करने की कल्पना करना मुश्किल था। उदाहरण के लिए, मुझे पता था कि सीएनआई प्लगइन्स किस लिए हैं, लेकिन मुझे नहीं पता था कि उन्हें वास्तव में कैसे कहा जाता है। इसलिए, मैंने विभिन्न नेटवर्क घटकों के बारे में ज्ञान साझा करने के लिए और कुबेरनेट्स क्लस्टर में वे एक साथ कैसे काम करते हैं, इस लेख को लिखने का फैसला किया, जो प्रत्येक पॉड को अपना विशिष्ट आईपी पता प्राप्त करने की अनुमति देता है।

कुबेरनेट्स में नेटवर्किंग को व्यवस्थित करने के विभिन्न तरीके हैं, जैसे कंटेनरों के लिए अलग-अलग रनटाइम विकल्प हैं। यह प्रकाशन उपयोग करेगा फ़लालैन का एक क्लस्टर में एक नेटवर्क को व्यवस्थित करने के लिए, और एक निष्पादन योग्य वातावरण के रूप में - कंटेनर्ड. मैं यह भी मान रहा हूं कि आप जानते हैं कि कंटेनरों के बीच नेटवर्किंग कैसे काम करती है, इसलिए मैं केवल संदर्भ के लिए, इस पर संक्षेप में बात करूंगा।

कुछ बुनियादी अवधारणाएँ

कंटेनर और नेटवर्क: एक संक्षिप्त अवलोकन

इंटरनेट पर बहुत सारे उत्कृष्ट प्रकाशन हैं जो बताते हैं कि कंटेनर नेटवर्क पर एक दूसरे के साथ कैसे संवाद करते हैं। इसलिए, मैं केवल बुनियादी अवधारणाओं का एक सामान्य अवलोकन दूंगा और खुद को एक दृष्टिकोण तक सीमित रखूंगा, जिसमें एक लिनक्स ब्रिज और इनकैप्सुलेटिंग पैकेज बनाना शामिल है। विवरण छोड़े गए हैं, क्योंकि कंटेनर नेटवर्किंग का विषय स्वयं एक अलग लेख का हकदार है। कुछ विशेष रूप से ज्ञानवर्धक और शैक्षिक प्रकाशनों के लिंक नीचे दिए जाएंगे।

एक मेजबान पर कंटेनर

एक ही होस्ट पर चल रहे कंटेनरों के बीच आईपी पते के माध्यम से संचार व्यवस्थित करने के एक तरीके में लिनक्स ब्रिज बनाना शामिल है। इस उद्देश्य के लिए, कुबेरनेट्स (और डॉकर) में वर्चुअल डिवाइस बनाए गए हैं वेथ (वर्चुअल ईथरनेट). वेथ डिवाइस का एक सिरा कंटेनर के नेटवर्क नेमस्पेस से जुड़ता है, दूसरा लिनक्स ब्रिज होस्ट नेटवर्क पर.

एक ही होस्ट के सभी कंटेनरों में वेथ का एक सिरा एक पुल से जुड़ा होता है जिसके माध्यम से वे आईपी पते के माध्यम से एक दूसरे के साथ संचार कर सकते हैं। लिनक्स ब्रिज में एक आईपी एड्रेस भी होता है और यह अन्य नोड्स के लिए नियत पॉड्स से निकास ट्रैफ़िक के लिए प्रवेश द्वार के रूप में कार्य करता है।

विभिन्न होस्ट पर कंटेनर

पैकेट एनकैप्सुलेशन एक ऐसी विधि है जो विभिन्न नोड्स पर कंटेनरों को आईपी पते का उपयोग करके एक दूसरे के साथ संवाद करने की अनुमति देती है। फ़्लानेल में, प्रौद्योगिकी इस अवसर के लिए ज़िम्मेदार है। vxlan, जो मूल पैकेट को यूडीपी पैकेट में "पैकेज" करता है और फिर उसे उसके गंतव्य पर भेजता है।

कुबेरनेट्स क्लस्टर में, फ़्लानेल एक vxlan डिवाइस बनाता है और तदनुसार प्रत्येक नोड पर रूट टेबल को अपडेट करता है। एक अलग होस्ट पर कंटेनर के लिए भेजा गया प्रत्येक पैकेट vxlan डिवाइस से होकर गुजरता है और एक यूडीपी पैकेट में समाहित हो जाता है। गंतव्य पर, नेस्टेड पैकेट निकाला जाता है और वांछित पॉड को अग्रेषित किया जाता है।

नोट: यह कंटेनरों के बीच नेटवर्क संचार को व्यवस्थित करने का सिर्फ एक तरीका है।

सीआरआई क्या है?

सीआरआई (कंटेनर रनटाइम इंटरफ़ेस) एक प्लगइन है जो क्यूबलेट को विभिन्न कंटेनर रनटाइम वातावरणों का उपयोग करने की अनुमति देता है। सीआरआई एपीआई विभिन्न रनटाइम में बनाया गया है, ताकि उपयोगकर्ता अपनी पसंद का रनटाइम चुन सकें।

सीएनआई क्या है?

प्रोजेक्ट सीएनआई यह प्रतिनिधित्व करता है विनिर्देश लिनक्स कंटेनरों के लिए एक सार्वभौमिक नेटवर्क समाधान व्यवस्थित करना। इसके अलावा इसमें शामिल है प्लग-इनपॉड नेटवर्क स्थापित करते समय विभिन्न कार्यों के लिए जिम्मेदार। सीएनआई प्लगइन एक निष्पादन योग्य फ़ाइल है जो विनिर्देश का अनुपालन करती है (हम नीचे कुछ प्लगइन्स पर चर्चा करेंगे)।

पॉड्स को आईपी एड्रेस निर्दिष्ट करने के लिए नोड्स को सबनेट का आवंटन

चूंकि क्लस्टर में प्रत्येक पॉड का एक आईपी पता होना चाहिए, इसलिए यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि यह पता अद्वितीय हो। यह प्रत्येक नोड को एक अद्वितीय सबनेट निर्दिष्ट करके प्राप्त किया जाता है, जिससे उस नोड पर पॉड्स को आईपी पते निर्दिष्ट किए जाते हैं।

नोड IPAM नियंत्रक

जब nodeipam ध्वज पैरामीटर के रूप में पारित किया गया --controllers क्यूब-नियंत्रक-प्रबंधक, यह क्लस्टर सीआईडीआर (यानी, क्लस्टर नेटवर्क के लिए आईपी पते की सीमा) से प्रत्येक नोड को एक अलग सबनेट (पॉडसीआईडीआर) आवंटित करता है। चूंकि ये पॉडसीआईडीआर ओवरलैप नहीं होते हैं, इसलिए प्रत्येक पॉड के लिए एक अद्वितीय आईपी पता आवंटित करना संभव हो जाता है।

कुबेरनेट्स नोड को एक पॉडसीआईडीआर सौंपा जाता है जब यह शुरू में क्लस्टर के साथ पंजीकृत होता है। नोड्स के पॉडसीआईडीआर को बदलने के लिए, आपको उन्हें अपंजीकृत करना होगा और फिर उन्हें फिर से पंजीकृत करना होगा, बीच में कुबेरनेट्स नियंत्रण परत कॉन्फ़िगरेशन में उचित परिवर्तन करना होगा। आप निम्न आदेश का उपयोग करके किसी नोड का पॉडसीआईडीआर प्रदर्शित कर सकते हैं:

$ kubectl get no <nodeName> -o json | jq '.spec.podCIDR'
10.244.0.0/24

क्यूबलेट, कंटेनर रनटाइम और सीएनआई प्लगइन्स: यह सब कैसे काम करता है

प्रति नोड एक पॉड शेड्यूल करने में कई प्रारंभिक चरण शामिल होते हैं। इस अनुभाग में, मैं केवल उन पर ध्यान केंद्रित करूंगा जो सीधे पॉड नेटवर्क स्थापित करने से संबंधित हैं।

एक पॉड को एक निश्चित नोड पर शेड्यूल करने से घटनाओं की निम्नलिखित श्रृंखला शुरू हो जाती है:

हमारे बारे में: कंटेनरड सीआरआई प्लगइन्स की वास्तुकला.

कंटेनर रनटाइम और सीएनआई प्लगइन्स के बीच इंटरेक्शन

प्रत्येक नेटवर्क प्रदाता का अपना CNI प्लगइन होता है। कंटेनर का रनटाइम शुरू होते ही पॉड के लिए नेटवर्क को कॉन्फ़िगर करने के लिए इसे चलाता है। कंटेनरड के मामले में, सीएनआई प्लगइन प्लगइन द्वारा लॉन्च किया जाता है कंटेनरड सीआरआई.

इसके अलावा, प्रत्येक प्रदाता का अपना एजेंट होता है। यह सभी कुबेरनेट्स नोड्स पर स्थापित है और पॉड्स के नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन के लिए जिम्मेदार है। यह एजेंट या तो CNI कॉन्फ़िगरेशन में शामिल है या स्वतंत्र रूप से इसे नोड पर बनाता है। कॉन्फिगरेशन सीआरआई प्लगइन को यह सेट करने में मदद करता है कि किस सीएनआई प्लगइन को कॉल करना है।

सीएनआई कॉन्फ़िगरेशन का स्थान अनुकूलित किया जा सकता है; डिफ़ॉल्ट रूप से यह अंदर है /etc/cni/net.d/<config-file>. क्लस्टर प्रशासक प्रत्येक क्लस्टर नोड पर सीएनआई प्लगइन्स स्थापित करने के लिए भी जिम्मेदार हैं। उनका स्थान भी अनुकूलन योग्य है; डिफ़ॉल्ट निर्देशिका - /opt/cni/bin.

कंटेनरड का उपयोग करते समय, प्लगइन कॉन्फ़िगरेशन और बायनेरिज़ के लिए पथ अनुभाग में सेट किए जा सकते हैं [plugins.«io.containerd.grpc.v1.cri».cni] в कंटेनरड कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल.

चूँकि हम फ़्लानेल को अपने नेटवर्क प्रदाता के रूप में उपयोग कर रहे हैं, आइए इसे स्थापित करने के बारे में थोड़ी बात करें:

• फ़्लानेल्ड (फ़्लानेल का डेमॉन) आमतौर पर एक क्लस्टर में डेमॉनसेट के रूप में स्थापित किया जाता है install-cni जैसा init कंटेनर.
• Install-cni बनाता है सीएनआई कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल (/etc/cni/net.d/10-flannel.conflist) प्रत्येक नोड पर।
• फ़्लैनल्ड एक vxlan डिवाइस बनाता है, एपीआई सर्वर से नेटवर्क मेटाडेटा पुनर्प्राप्त करता है, और पॉड अपडेट की निगरानी करता है। जैसे ही वे बनाए जाते हैं, यह पूरे क्लस्टर में सभी पॉड्स के लिए मार्ग वितरित करता है।
• ये मार्ग पॉड्स को आईपी पते के माध्यम से एक दूसरे के साथ संचार करने की अनुमति देते हैं।

फ़्लानेल के काम के बारे में अधिक विस्तृत जानकारी के लिए, मैं लेख के अंत में दिए गए लिंक का उपयोग करने की सलाह देता हूँ।

यहां कंटेनरर्ड सीआरआई प्लगइन और सीएनआई प्लगइन्स के बीच इंटरैक्शन का एक चित्र दिया गया है:

जैसा कि आप ऊपर देख सकते हैं, क्यूबलेट पॉड बनाने के लिए कंटेनरड सीआरआई प्लगइन को कॉल करता है, जो पॉड के नेटवर्क को कॉन्फ़िगर करने के लिए सीएनआई प्लगइन को कॉल करता है। ऐसा करने पर, नेटवर्क प्रदाता का CNI प्लगइन नेटवर्क के विभिन्न पहलुओं को कॉन्फ़िगर करने के लिए अन्य कोर CNI प्लगइन्स को कॉल करता है।

सीएनआई प्लगइन्स के बीच इंटरेक्शन

विभिन्न सीएनआई प्लगइन्स हैं जिनका काम होस्ट पर कंटेनरों के बीच नेटवर्क संचार स्थापित करने में मदद करना है। यह लेख उनमें से तीन पर चर्चा करेगा।

सीएनआई प्लगइन फलालैन

फ़्लानेल को नेटवर्क प्रदाता के रूप में उपयोग करते समय, कंटेनरड सीआरआई घटक कॉल करता है सीएनआई प्लगइन फलालैनCNI कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल का उपयोग करना /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist.

$ cat /etc/cni/net.d/10-flannel.conflist
{
  "name": "cni0",
  "plugins": [
    {
      "type": "flannel",
      "delegate": {
         "ipMasq": false,
        "hairpinMode": true,
        "isDefaultGateway": true
      }
    }
  ]
}

फ़्लानेल सीएनआई प्लगइन फ़्लानेलड के साथ मिलकर काम करता है। स्टार्टअप के दौरान, फ़्लैनल्ड एपीआई सर्वर से पॉडसीआईडीआर और अन्य नेटवर्क-संबंधित विवरण पुनर्प्राप्त करता है और उन्हें एक फ़ाइल में सहेजता है /run/flannel/subnet.env.

FLANNEL_NETWORK=10.244.0.0/16 
FLANNEL_SUBNET=10.244.0.1/24
FLANNEL_MTU=1450 
FLANNEL_IPMASQ=false

फ़्लानेल सीएनआई प्लगइन डेटा का उपयोग करता है /run/flannel/subnet.env CNI ब्रिज प्लगइन को कॉन्फ़िगर और कॉल करने के लिए।

सीएनआई प्लगइन ब्रिज

इस प्लगइन को निम्नलिखित कॉन्फ़िगरेशन के साथ कॉल किया जाता है:

{
  "name": "cni0",
  "type": "bridge",
  "mtu": 1450,
  "ipMasq": false,
  "isGateway": true,
  "ipam": {
    "type": "host-local",
    "subnet": "10.244.0.0/24"
  }
}

जब पहली बार कॉल किया जाता है, तो यह एक Linux ब्रिज बनाता है «name»: «cni0», जो कॉन्फिग में दर्शाया गया है। फिर प्रत्येक पॉड के लिए एक वेथ जोड़ी बनाई जाती है। इसका एक सिरा कंटेनर के नेटवर्क नेमस्पेस से जुड़ा है, दूसरा होस्ट नेटवर्क पर लिनक्स ब्रिज में शामिल है। सीएनआई प्लगइन ब्रिज सभी होस्ट कंटेनरों को होस्ट नेटवर्क पर लिनक्स ब्रिज से जोड़ता है।

वेथ जोड़ी की स्थापना पूरी करने के बाद, ब्रिज प्लगइन होस्ट-लोकल आईपीएएम सीएनआई प्लगइन को कॉल करता है। आईपीएएम प्लगइन प्रकार को सीएनआई कॉन्फ़िगरेशन में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जिसे सीआरआई प्लगइन फ़्लानेल सीएनआई प्लगइन को कॉल करने के लिए उपयोग करता है।

होस्ट-स्थानीय आईपीएएम सीएनआई प्लगइन्स

ब्रिज सीएनआई कॉल होस्ट-स्थानीय आईपीएएम प्लगइन सीएनआई निम्नलिखित कॉन्फ़िगरेशन के साथ:

{
  "name": "cni0",
  "ipam": {
    "type": "host-local",
    "subnet": "10.244.0.0/24",
    "dataDir": "/var/lib/cni/networks"
  }
}

होस्ट-स्थानीय आईपीएएम प्लगइन (IP Address Mप्रबंधन - आईपी पता प्रबंधन) सबनेट से कंटेनर के लिए आईपी पता लौटाता है और अनुभाग में निर्दिष्ट निर्देशिका में होस्ट पर आवंटित आईपी को संग्रहीत करता है dataDir - /var/lib/cni/networks/<network-name=cni0>/<ip>. इस फ़ाइल में उस कंटेनर की आईडी शामिल है जिसे यह आईपी पता सौंपा गया है।

होस्ट-लोकल आईपीएएम प्लगइन को कॉल करते समय, यह निम्नलिखित डेटा लौटाता है:

{
  "ip4": {
    "ip": "10.244.4.2",
    "gateway": "10.244.4.3"
  },
  "dns": {}
}

सारांश

क्यूब-नियंत्रक-प्रबंधक प्रत्येक नोड को एक पॉडसीआईडीआर निर्दिष्ट करता है। प्रत्येक नोड के पॉड आवंटित पॉडसीआईडीआर रेंज में पता स्थान से आईपी पते प्राप्त करते हैं। चूंकि नोड्स के पॉडसीआईडीआर ओवरलैप नहीं होते हैं, इसलिए सभी पॉड को अद्वितीय आईपी पते प्राप्त होते हैं।

कुबेरनेट्स क्लस्टर प्रशासक क्यूबलेट, कंटेनर रनटाइम, नेटवर्क प्रदाता एजेंट को कॉन्फ़िगर और इंस्टॉल करता है, और प्रत्येक नोड पर सीएनआई प्लगइन्स की प्रतिलिपि बनाता है। स्टार्टअप के दौरान, नेटवर्क प्रदाता एजेंट एक CNI कॉन्फ़िगरेशन उत्पन्न करता है। जब एक पॉड को एक नोड पर शेड्यूल किया जाता है, तो क्यूबलेट इसे बनाने के लिए सीआरआई प्लगइन को कॉल करता है। इसके बाद, यदि कंटेनरड का उपयोग किया जाता है, तो कंटेनरड सीआरआई प्लगइन पॉड के नेटवर्क को कॉन्फ़िगर करने के लिए सीएनआई कॉन्फ़िगरेशन में निर्दिष्ट सीएनआई प्लगइन को कॉल करता है। परिणामस्वरूप, पॉड को एक आईपी पता प्राप्त होता है।

इन सभी इंटरैक्शन की सभी बारीकियों और बारीकियों को समझने में मुझे कुछ समय लगा। मुझे उम्मीद है कि यह अनुभव आपको बेहतर ढंग से समझने में मदद करेगा कि कुबेरनेट्स कैसे काम करता है। यदि मैं किसी भी चीज़ के बारे में गलत हूं, तो कृपया मुझसे यहां संपर्क करें ट्विटर या पते पर [ईमेल संरक्षित]. यदि आप इस लेख के पहलुओं या किसी अन्य चीज़ पर चर्चा करना चाहते हैं तो बेझिझक संपर्क करें। मुझे आपसे चैट करना अच्छा लगेगा!

संदर्भों

कंटेनर और नेटवर्क

• एक कंटेनर नेटवर्किंग सिंहावलोकन
• कंटेनर नेटवर्किंग का रहस्योद्घाटन

फलालैन कैसे काम करता है?

• फलालैन नेटवर्किंग रहस्योद्घाटन
• फलालैन के साथ कुबेरनेट्स - नेटवर्किंग को समझना

सीआरआई और सीएनआई

• सीआरआई प्लगइन आर्किटेक्चर
• सीएनआई स्पेक
• सीएनआई प्लगइन्स

अनुवादक से पी.एस

हमारे ब्लॉग पर भी पढ़ें:

• «कुबेरनेट्स में नेटवर्किंग के लिए केलिको: परिचय और थोड़ा अनुभव";
• "कुबेरनेट्स में नेटवर्किंग के लिए एक सचित्र मार्गदर्शिका": भाग 1 और 2 (नेटवर्क मॉडल, ओवरले नेटवर्क), भाग 3 (सेवाएँ और यातायात प्रसंस्करण);
• «कंटेनर नेटवर्किंग इंटरफ़ेस (सीएनआई) - नेटवर्क इंटरफ़ेस और लिनक्स कंटेनरों के लिए मानक'.

स्रोत: www.habr.com