目录
K8S的架构
K8S创建Pod资源对象的工作流程
K8S的三种网络
K8S的三种接口
VLAN和VXLAN的区别
flannel的三种模式
flannel的UDP模式
flannel的VXLAN模式
calico的IPIP模式
calico的BGP模式（本质就是通过路由规则来实现Pod之间的通信）
flannel 与 calico 的区别
service资源的4种类型
service的端口
K8S的架构
K8S有 master 和 worker node 两类节点
master节点（负责K8S集群的管理和资源调度等运维工作）
- apiserver：是所有服务请求的统一访问入口，负责接收、验证和转发请求
- controller-manager：控制器管理器，负责管理K8S各种资源对象的控制器；并通过apiserver监控整个K8S集群的资源状态，并确保资源始终处于预期的工作状态
- scheduler：资源调度器，负责Pod资源的调度，通过调度算法（预选/优选策略）为待部署的Pod选择最适合的node节点
- etcd：K8S集群的数据库，是一种键值对存储结构的分布式数据库，负责存储K8S集群所有配置和状态信息，仅apiserver拥有访问和读写权限
worker node节点（负责运行工作负载，即容器应用）
- kubelet：接收apiserver的指令，创建和管理Pod及其容器的生命周期；定期收集节点的资源使用情况，并上报给apiserver
- kube-proxy：负责实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡
- 容器运行时/容器引擎：运行容器
K8S创建Pod资源对象的工作流程
- 用户通过客户端发送创建Pod的请求给apiserver
- apiserver接收到请求并进行认证后，将请求信息存储到etcd中
- controller-manager通过list-watch监听到apiserver的指令后，会根据请求信息中的资料配置模板创建Pod资源
- scheduler也通过list-watch监听到apiserver的指令后，开始调度新创建的Pod，会根据调度算法的预选策略和优选策略选择出最适合的node节点来部署Pod
- node节点上的kubelet通过list-watch监听到apiserver的指令后，会在指定的节点上创建Pod，并管理其容器的生命周期
- 用户还可以通过apiserver在kube-proxy上配置相应的网络规则，实现Pod网络代理和负载均衡
K8S的三种网络
- 节点网络（nodeIP）：物理网卡的IP实现节点间的通信
- Pod网络 （podIP）：Pod与Pod之间可通过Pod的IP相互通信
- Service网络 （clusterIP）：在K8S集群内部可通过service资源的clusterIP实现对Pod集群的代理转发
K8S的三种接口
- CRI 容器运行时接口 docker containerd podman cri-o
- CSI 容器存储接口 nfs ceph oss s3
- CNI 容器网络接口 flannel calico cilium
VLAN和VXLAN的区别
- 使用场景不同：VLAN主要用于在交换机上逻辑划分广播域，还可以配合STP生成树协议阻塞路径接口，从而避免产生环路和广播风暴，VXLAN用作于叠加网络，可以将数据帧封装成UDP报文，再通过网络层传输到其它网络，从而实现虚拟大二层网络的通信
- VXLAN支持更多的二层网络：VXLAN最多可支持 2^24 个；VLAN最多支持 2^12 个（4096-2）
- VXLAN可以防止物理交换机MAC表耗尽：VLAN需要在交换机的MAC表中记录MAC地址；VXLAN采用隧道机制，MAC地址不记录在交换机的MAC表中
flannel的三种模式
UDP
出现最早的模式，但是性能最差，基于flanneld应用程序实现数据包的封装/解封装（ip in udp
VXLAN
lannel的默认模式，也是推荐使用的模式，性能比UDP模式更好，基于内核实现数据帧的封装/解封装（mac in udp），且配置简单使用方便
HOST-GW
性能最好的模式，但是配置复杂，还不能跨网段通信
flannel的UDP模式
- 原始数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel0设备
- flanneld进程会监听flannel0设备收到的数据，并会将原始数据包封装到UDP报文里
- flanneld进程会根据在etcd中维护的路由表查到目标Pod所在的nodeIP，并对UDP报文封装nodeIP头部、MAC头部等，再通过节点网络发往目标node节点
- UDP报文通过8285端口送达到目标node节点的flanneld服务进程解封装获取原始数据包，数据包再根据本地路由通过flannel0发送到cni0网桥，再由cni0发送到目标Pod容器
flannel的VXLAN模式
- 原始数据包从源主机的Pod容器发出到cni0网桥接口，再由cni0转发到flannel.1设备
- flannel.1设备收到数据包后，在内核态给数据包添加以太网头部和VXLAN头部，再将此数据帧封装到UDP报文里
- flannel.1通过查询本机的 FDB 表获取目标节点的IP地址，再通过节点网络将UDP报文发往目标node节点
- UDP报文通过8472端口送达到目标node节点的flannel.1设备并在内核态解封装获取原始数据包，数据包再根据本地路由发送到cni0网桥，再由cni0发送到目标Pod容器
calico的IPIP模式
- 原始数据包从源主机的Pod容器发出，经过 veth pair 设备送达到tunl0设备
- tunl0设备收到数据包后，由内核将原始数据包封装到node节点网络的IP报文里，再根据Felix维护的路由规则通过节点网络发往目标node节点
- IP数据包到达目标节点的tunl0设备后，由内核解封装获取原始数据包，数据报文再根据本地路由经过 veth pair 设备发送到目标Pod容器
calico的BGP模式（本质就是通过路由规则来实现Pod之间的通信）
每个Pod都有一个 veth pair 设置，一端接入Pod，另一端接入宿主机网络空间，并设置了一条路由规则
这些路由规则都是 Felix 维护的，由 BIRD(BGP Client) 基于 BGP 动态路由协议分发给其它节点
1）原始数据包从源主机的Pod容器发出，经过 veth pair 设备送达到宿主机网络空间，再根据Felix维护的路由规则通过物理网卡发往目标node节点
2）目标node节点收到数据包后，会根据本地路由经过 veth pair 设备送达到目标 Pod 容器
flannel 与 calico 的区别
flannel： UDP VXLAN HOST-GW
- 默认网段：10.244.0.0/16
- 通常会采用VXLAN模式，由于用的是叠加网络、IP隧道方式传输数据，传输过程中需要额外的封包和解包，对性能有一点的影响。
- flannel简单易用。但是不具备复杂的网络策略配置能力，性能方面表现一般。
calico： IPIP VXLAN BGP CrossSubnet(混合模式)
- 默认网段：192.168.0.0/16
- 使用IPIP或VXLAN模式可以实现跨网段通信，但是传输过程中需要额外的封包和解包，对性能有一点的影响。
- 使用BGP模式会把每个节点看作成路由器，通过Felix、BIRD组件来维护和分发路由规则，可实现直接通过路由规则直接发送数据包到目标主机，传输中不需要额外的封包和解包，因此性能较好。但是不能跨网段通信。
- calico性能较高，具有丰富的网络策略配置能力，还能固定IP，功能更全面。但是维护起来较为复杂。
总结：flannel适合规模较小，网络要求简单的K8S集群。calico适合规模较大，需要设置网络策略，固定 PodIP 的K8S集群。
service资源的4种类型
- ClusterIP 默认的service资源类型，可提供clusterIP:port供K8S集群内部访问service关联的Pod端点
- NodePort 会在每个node节点上都开启相同的端口，K8S集群外部/内部用户都可以通过nodeIP:nodePort来访问service关联的Pod端点
- LoadBalancer 需要借助第三方的云负载均衡器，将请求分发到K8S集群的node节点上，再通过nodeIP:nodePort来访问service关联的Pod端点
- ExternalName 相当于给一个外部服务地址（域名/IP）做映射，K8S集群内的Pod可以通过这个service访问相关的外部服务
service是通过 标签选择器 匹配Pod的标签，来自动发现Pod的端点（podIP:containerPort）
service的端口
- port service的clusterIP使用的端口，只能在K8S集群内部被访问到。K8S集群内部的客户端可以通过clusterIP:port来访问service
- nodePort NodePort类型的serivce使用的端口，会在每个node节点上都开启相同的端口，也就是nodeIP使用的端口（默认访问为 30000~32767）K8S集群外部/内部用户都可以通过nodeIP:nodePort来访问service
- targetPort 映射Pod容器使用的端口，service会将发送给port或nodePort的请求转发给targetPort映射的Pod容器端口
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