Kubernetes पॉडला IP पत्ता कसा मिळतो?

नोंद. अनुवाद: लिंक्डइनच्या एका एसआरई अभियंत्याने लिहिलेला हा लेख, कुबर्नेट्समधील आतील जादूबद्दल तपशीलवार माहिती देतो - अधिक स्पष्टपणे, CRI, CNI आणि kube-apiserver यांचा परस्परसंवाद - जेव्हा पुढील पॉडला IP पत्ता नियुक्त करणे आवश्यक असते तेव्हा असे घडते.

मूलभूत आवश्यकतांपैकी एक Kubernetes नेटवर्क मॉडेल प्रत्येक पॉडचा स्वतःचा IP पत्ता असणे आवश्यक आहे आणि क्लस्टरमधील इतर कोणत्याही पॉडला त्या पत्त्यावर संपर्क साधता आला पाहिजे. हे नेटवर्क मॉडेल लागू करण्यात मदत करणारे अनेक नेटवर्क “प्रदाते” (फ्लानेल, कॅलिको, कॅनल इ.) आहेत.

जेव्हा मी पहिल्यांदा कुबर्नेट्ससोबत काम करायला सुरुवात केली, तेव्हा पॉड्सला त्यांचे IP पत्ते कसे मिळतात हे मला पूर्णपणे स्पष्ट नव्हते. वैयक्तिक घटक कसे कार्य करतात हे समजून घेऊनही, ते एकत्र काम करण्याची कल्पना करणे कठीण होते. उदाहरणार्थ, सीएनआय प्लगइन कशासाठी आहेत हे मला माहित होते, परंतु त्यांना नेमके कसे कॉल केले जातात याची मला कल्पना नव्हती. म्हणून, मी हा लेख विविध नेटवर्क घटकांबद्दल आणि ते कुबर्नेट्स क्लस्टरमध्ये एकत्र कसे कार्य करतात याबद्दलचे ज्ञान सामायिक करण्यासाठी लिहिण्याचे ठरवले आहे, ज्यामुळे प्रत्येक पॉडचा स्वतःचा विशिष्ट IP पत्ता मिळू शकतो.

कुबर्नेट्समध्ये नेटवर्किंग आयोजित करण्याचे वेगवेगळे मार्ग आहेत, जसे कंटेनरसाठी भिन्न रनटाइम पर्याय आहेत. हे प्रकाशन वापरेल फ्लॅनेल क्लस्टरमध्ये नेटवर्क आयोजित करण्यासाठी आणि एक एक्झिक्यूटेबल वातावरण म्हणून - कंटेनर. कंटेनर्समधील नेटवर्किंग कसे कार्य करते हे तुम्हाला माहीत आहे हे देखील मी गृहीत धरत आहे, म्हणून मी फक्त संदर्भासाठी, थोडक्यात त्यावर स्पर्श करेन.

काही मूलभूत संकल्पना

कंटेनर आणि नेटवर्क: एक संक्षिप्त विहंगावलोकन

इंटरनेटवर भरपूर उत्कृष्ट प्रकाशने आहेत जी नेटवर्कवर कंटेनर एकमेकांशी कसे संवाद साधतात हे स्पष्ट करतात. म्हणून, मी फक्त मूलभूत संकल्पनांचे एक सामान्य विहंगावलोकन देईन आणि स्वतःला एका दृष्टिकोनापर्यंत मर्यादित ठेवेन, ज्यामध्ये लिनक्स ब्रिज तयार करणे आणि पॅकेजेस एन्कॅप्स्युलेट करणे समाविष्ट आहे. तपशील वगळले आहेत, कारण कंटेनर नेटवर्किंगचा विषय स्वतंत्र लेखासाठी पात्र आहे. काही विशेषतः अभ्यासपूर्ण आणि शैक्षणिक प्रकाशनांचे दुवे खाली दिले जातील.

एका होस्टवर कंटेनर

समान होस्टवर चालणार्‍या कंटेनरमधील IP पत्त्यांद्वारे संप्रेषण आयोजित करण्याचा एक मार्ग म्हणजे लिनक्स ब्रिज तयार करणे. या उद्देशासाठी, कुबर्नेट्स (आणि डॉकर) मध्ये आभासी उपकरणे तयार केली जातात. वेथ (आभासी इथरनेट). व्हेथ उपकरणाचे एक टोक कंटेनरच्या नेटवर्क नेमस्पेसशी जोडते, दुसरे ते लिनक्स ब्रिज होस्ट नेटवर्कवर.

एकाच होस्टवरील सर्व कंटेनरमध्ये वेथचे एक टोक पुलाशी जोडलेले असते ज्याद्वारे ते IP पत्त्यांद्वारे एकमेकांशी संवाद साधू शकतात. लिनक्स ब्रिजमध्ये आयपी अॅड्रेस देखील आहे आणि इतर नोड्ससाठी नियत केलेल्या पॉड्समधून बाहेर पडण्यासाठी गेटवे म्हणून काम करतो.

वेगवेगळ्या यजमानांवर कंटेनर

पॅकेट एन्कॅप्सुलेशन ही एक पद्धत आहे जी वेगवेगळ्या नोड्सवरील कंटेनरला IP पत्ते वापरून एकमेकांशी संवाद साधण्याची परवानगी देते. फ्लॅनेल येथे, तंत्रज्ञान या संधीसाठी जबाबदार आहे. vxlan, जे मूळ पॅकेटला UDP पॅकेटमध्ये “पॅकेज” करते आणि नंतर ते त्याच्या गंतव्यस्थानावर पाठवते.

कुबर्नेट्स क्लस्टरमध्ये, फ्लॅनेल एक vxlan डिव्हाइस तयार करते आणि त्यानुसार प्रत्येक नोडवर रूट टेबल अपडेट करते. वेगळ्या होस्टवरील कंटेनरसाठी निर्धारित केलेले प्रत्येक पॅकेट vxlan उपकरणातून जाते आणि UDP पॅकेटमध्ये समाविष्ट केले जाते. गंतव्यस्थानावर, नेस्टेड पॅकेट काढले जाते आणि इच्छित पॉडवर पाठवले जाते.

टीप: कंटेनर दरम्यान नेटवर्क संप्रेषण आयोजित करण्याचा हा फक्त एक मार्ग आहे.

CRI म्हणजे काय?

CRI (कंटेनर रनटाइम इंटरफेस) एक प्लगइन आहे जे कुबेलेटला भिन्न कंटेनर रनटाइम वातावरण वापरण्यास अनुमती देते. CRI API विविध रनटाइममध्ये तयार केले आहे, त्यामुळे वापरकर्ते त्यांच्या आवडीचा रनटाइम निवडू शकतात.

CNI म्हणजे काय?

CNI प्रकल्प एक आहे तपशील लिनक्स कंटेनरसाठी युनिव्हर्सल नेटवर्क सोल्यूशन आयोजित करण्यासाठी. याव्यतिरिक्त, त्यात समाविष्ट आहे प्लगइन, पॉड नेटवर्क सेट करताना विविध कार्यांसाठी जबाबदार. CNI प्लगइन ही एक एक्झिक्यूटेबल फाइल आहे जी स्पेसिफिकेशनचे पालन करते (आम्ही खाली काही प्लगइन्सवर चर्चा करू).

पॉड्सना IP पत्ते नियुक्त करण्यासाठी नोड्सवर सबनेटचे वाटप

क्लस्टरमधील प्रत्येक पॉडमध्ये IP पत्ता असणे आवश्यक असल्याने, हा पत्ता अद्वितीय असल्याची खात्री करणे महत्त्वाचे आहे. प्रत्येक नोडला एक अद्वितीय सबनेट नियुक्त करून हे साध्य केले जाते, ज्यामधून त्या नोडवरील पॉड्सना IP पत्ते नियुक्त केले जातात.

नोड आयपीएएम कंट्रोलर

जेव्हा nodeipam ध्वज मापदंड म्हणून पास --controllers kube-नियंत्रक-व्यवस्थापक, ते क्लस्टर CIDR (म्हणजे, क्लस्टर नेटवर्कसाठी IP पत्त्यांची श्रेणी) मधून प्रत्येक नोडसाठी स्वतंत्र सबनेट (podCIDR) वाटप करते. हे पॉडसीआयडीआर ओव्हरलॅप होत नसल्यामुळे, प्रत्येक पॉडला एक अद्वितीय IP पत्ता वाटप करणे शक्य होते.

कुबर्नेट्स नोडला पॉडसीआयडीआर नियुक्त केला जातो जेव्हा तो क्लस्टरमध्ये सुरुवातीला नोंदणीकृत असतो. नोड्सचे पॉडसीआयडीआर बदलण्यासाठी, तुम्हाला त्यांची नोंदणी रद्द करावी लागेल आणि नंतर कुबर्नेट्स कंट्रोल लेयर कॉन्फिगरेशनमध्ये योग्य बदल करून त्यांची पुन्हा नोंदणी करावी लागेल. तुम्ही खालील आदेश वापरून नोडचा पॉडसीआयडीआर प्रदर्शित करू शकता:

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

कुबेलेट, कंटेनर रनटाइम आणि सीएनआय प्लगइन: हे सर्व कसे कार्य करते

प्रति नोड एक पॉड शेड्यूल करण्यासाठी अनेक तयारी चरणांचा समावेश आहे. या विभागात, मी फक्त पॉड नेटवर्क सेट करण्याशी थेट संबंधित असलेल्यांवर लक्ष केंद्रित करेन.

एका विशिष्ट नोडवर पॉड शेड्यूल केल्याने खालील घटनांची साखळी सुरू होते:

मदत: कंटेनर सीआरआय प्लगइनचे आर्किटेक्चर.

कंटेनर रनटाइम आणि CNI प्लगइनमधील परस्परसंवाद

प्रत्येक नेटवर्क प्रदात्याचे स्वतःचे CNI प्लगइन असते. कंटेनरचा रनटाइम पॉड सुरू होताच नेटवर्क कॉन्फिगर करण्यासाठी त्याला चालवतो. कंटेनरच्या बाबतीत, सीएनआय प्लगइन प्लगइनद्वारे लॉन्च केले जाते कंटेनर CRI.

शिवाय, प्रत्येक प्रदात्याचा स्वतःचा एजंट असतो. हे सर्व Kubernetes नोड्सवर स्थापित केले आहे आणि पॉड्सच्या नेटवर्क कॉन्फिगरेशनसाठी जबाबदार आहे. हा एजंट एकतर CNI कॉन्फिगरेशनमध्ये समाविष्ट आहे किंवा स्वतंत्रपणे नोडवर तयार करतो. कॉन्फिगरेशन CRI प्लगइनला कोणत्या CNI प्लगइनला कॉल करायचा ते सेट करण्यात मदत करते.

CNI कॉन्फिगरेशनचे स्थान सानुकूलित केले जाऊ शकते; डीफॉल्टनुसार ते मध्ये आहे /etc/cni/net.d/<config-file>. प्रत्येक क्लस्टर नोडवर CNI प्लगइन स्थापित करण्यासाठी क्लस्टर प्रशासक देखील जबाबदार असतात. त्यांचे स्थान देखील सानुकूल करण्यायोग्य आहे; डिफॉल्ट निर्देशिका - /opt/cni/bin.

कंटेनरड वापरताना, प्लगइन कॉन्फिगरेशन आणि बायनरीजसाठी पथ विभागात सेट केले जाऊ शकतात [plugins.«io.containerd.grpc.v1.cri».cni] в कंटेनर कॉन्फिगरेशन फाइल.

आम्ही आमचे नेटवर्क प्रदाता म्हणून फ्लॅनेल वापरत असल्याने, ते सेट करण्याबद्दल थोडे बोलूया:

• फ्लॅनेल (फ्लानेलचा डिमन) सहसा क्लस्टरमध्ये डेमनसेट म्हणून स्थापित केला जातो install-cni म्हणून init कंटेनर.
• Install-cni तयार करते CNI कॉन्फिगरेशन फाइल (/etc/cni/net.d/10-flannel.conflist) प्रत्येक नोडवर.
• फ्लॅनेल्ड एक vxlan डिव्हाइस तयार करते, API सर्व्हरवरून नेटवर्क मेटाडेटा पुनर्प्राप्त करते आणि पॉड अद्यतनांचे निरीक्षण करते. जसजसे ते तयार केले जातात, ते संपूर्ण क्लस्टरमध्ये सर्व पॉड्ससाठी मार्ग वितरीत करते.
• हे मार्ग पॉड्सना IP पत्त्यांद्वारे एकमेकांशी संवाद साधण्याची परवानगी देतात.

फ्लॅनेलच्या कार्याबद्दल अधिक तपशीलवार माहितीसाठी, मी लेखाच्या शेवटी दुवे वापरण्याची शिफारस करतो.

Containerd CRI प्लगइन आणि CNI प्लगइन यांच्यातील परस्परसंवादाचा आकृती येथे आहे:

जसे तुम्ही वर पाहू शकता, कुबेलेट पॉड तयार करण्यासाठी Containerd CRI प्लगइनला कॉल करते, जे नंतर पॉडचे नेटवर्क कॉन्फिगर करण्यासाठी CNI प्लगइनला कॉल करते. असे करताना, नेटवर्क प्रदात्याचे CNI प्लगइन नेटवर्कचे विविध पैलू कॉन्फिगर करण्यासाठी इतर कोर CNI प्लगइनना कॉल करते.

CNI प्लगइनमधील परस्परसंवाद

विविध CNI प्लगइन्स आहेत ज्यांचे कार्य होस्टवरील कंटेनर दरम्यान नेटवर्क संप्रेषण सेट करण्यात मदत करणे आहे. हा लेख त्यापैकी तिघांवर चर्चा करेल.

CNI प्लगइन फ्लॅनेल

नेटवर्क प्रदाता म्हणून फ्लॅनेल वापरताना, Containerd CRI घटक कॉल करतो CNI प्लगइन फ्लॅनेलCNI कॉन्फिगरेशन फाइल वापरून /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
      }
    }
  ]
}

फ्लॅनेल सीएनआय प्लगइन फ्लॅनेलच्या संयोगाने कार्य करते. स्टार्टअप दरम्यान, फ्लॅनेल एपीआय सर्व्हरवरून पॉडसीआयडीआर आणि इतर नेटवर्क-संबंधित तपशील पुनर्प्राप्त करते आणि फाइलमध्ये सेव्ह करते /run/flannel/subnet.env.

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

फ्लॅनेल सीएनआय प्लगइन कडील डेटा वापरते /run/flannel/subnet.env CNI ब्रिज प्लगइन कॉन्फिगर करण्यासाठी आणि कॉल करण्यासाठी.

CNI प्लगइन ब्रिज

हे प्लगइन खालील कॉन्फिगरेशनसह कॉल केले जाते:

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

प्रथमच कॉल केल्यावर, ते लिनक्स ब्रिज तयार करते «name»: «cni0», जे कॉन्फिगरेशनमध्ये सूचित केले आहे. मग प्रत्येक पॉडसाठी एक वेथ जोडी तयार केली जाते. त्याचे एक टोक कंटेनरच्या नेटवर्क नेमस्पेसशी जोडलेले आहे, दुसरे होस्ट नेटवर्कवरील लिनक्स ब्रिजमध्ये समाविष्ट केले आहे. CNI प्लगइन ब्रिज सर्व होस्ट कंटेनर्सना होस्ट नेटवर्कवरील लिनक्स ब्रिजशी जोडते.

व्हेथ जोडी सेट करणे पूर्ण केल्यावर, ब्रिज प्लगइन होस्ट-स्थानिक IPAM CNI प्लगइन कॉल करते. IPAM प्लगइन प्रकार CNI कॉन्फिगरमध्ये कॉन्फिगर केला जाऊ शकतो जो CRI प्लगइन फ्लॅनेल CNI प्लगइन कॉल करण्यासाठी वापरतो.

होस्ट-स्थानिक IPAM CNI प्लगइन

ब्रिज CNI कॉल होस्ट-स्थानिक IPAM प्लगइन CNI खालील कॉन्फिगरेशनसह:

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

होस्ट-स्थानिक IPAM प्लगइन (IP Aदादी Management - IP पत्ता व्यवस्थापन) सबनेटमधून कंटेनरसाठी IP पत्ता परत करते आणि विभागामध्ये निर्दिष्ट केलेल्या निर्देशिकेत होस्टवर वाटप केलेला IP संग्रहित करते dataDir - /var/lib/cni/networks/<network-name=cni0>/<ip>. या फाइलमध्ये कंटेनरचा आयडी आहे ज्याला हा IP पत्ता नियुक्त केला आहे.

होस्ट-स्थानिक IPAM प्लगइनला कॉल करताना, ते खालील डेटा परत करते:

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

सारांश

कुबे-नियंत्रक-व्यवस्थापक प्रत्येक नोडला पॉडसीआयडीआर नियुक्त करतात. प्रत्येक नोडच्या पॉड्सना वाटप केलेल्या पॉडसीआयडीआर श्रेणीतील अॅड्रेस स्पेसमधून IP पत्ते प्राप्त होतात. नोड्सचे पॉडसीआयडीआर ओव्हरलॅप होत नसल्यामुळे, सर्व पॉड्सना अद्वितीय IP पत्ते प्राप्त होतात.

Kubernetes क्लस्टर प्रशासक कुबेलेट, कंटेनर रनटाइम, नेटवर्क प्रदाता एजंट कॉन्फिगर आणि स्थापित करतो आणि प्रत्येक नोडवर CNI प्लगइन कॉपी करतो. स्टार्टअप दरम्यान, नेटवर्क प्रदाता एजंट एक CNI कॉन्फिगरेशन व्युत्पन्न करतो. जेव्हा पॉड नोडसाठी शेड्यूल केले जाते, तेव्हा कुबेलेट ते तयार करण्यासाठी CRI प्लगइनला कॉल करते. पुढे, कंटेनरड वापरल्यास, पॉडचे नेटवर्क कॉन्फिगर करण्यासाठी Containerd CRI प्लगइन CNI कॉन्फिगरमध्ये निर्दिष्ट केलेल्या CNI प्लगइनला कॉल करते. परिणामी, पॉडला एक IP पत्ता प्राप्त होतो.

या सर्व संवादातील सर्व बारकावे आणि बारकावे समजून घेण्यासाठी मला थोडा वेळ लागला. मला आशा आहे की हा अनुभव तुम्हाला Kubernetes कसे कार्य करते हे समजून घेण्यास मदत करेल. मी काही चुकीचे असल्यास, कृपया माझ्याशी येथे संपर्क साधा Twitter किंवा पत्त्यावर [ईमेल संरक्षित]. जर तुम्हाला या लेखाच्या किंवा इतर कोणत्याही पैलूंवर चर्चा करायची असेल तर मोकळ्या मनाने संपर्क साधा. मला तुमच्याशी गप्पा मारायला आवडेल!

संदर्भ

कंटेनर आणि नेटवर्क

• कंटेनर नेटवर्किंग विहंगावलोकन
• डिमिस्टिफायिंग कंटेनर नेटवर्किंग

फ्लॅनेल कसे कार्य करते?

• फ्लॅनेल नेटवर्किंग Demystify
• कुबर्नेट्स विथ फ्लॅनेल - नेटवर्किंग समजून घेणे

CRI आणि CNI

• CRI प्लगइन आर्किटेक्चर
• CNI तपशील
• CNI प्लगइन्स

अनुवादकाकडून पुनश्च

आमच्या ब्लॉगवर देखील वाचा:

• «कुबर्नेट्समध्ये नेटवर्किंगसाठी कॅलिको: परिचय आणि थोडासा अनुभव";
• "कुबर्नेट्समधील नेटवर्किंगसाठी सचित्र मार्गदर्शक": भाग १ आणि २ (नेटवर्क मॉडेल, आच्छादन नेटवर्क), भाग 3 (सेवा आणि वाहतूक प्रक्रिया);
• «कंटेनर नेटवर्किंग इंटरफेस (CNI) - नेटवर्क इंटरफेस आणि लिनक्स कंटेनरसाठी मानक».

स्त्रोत: www.habr.com