Calico-Netzwerk-Plugin: Erkundung und Praxis

Dieser Beitrag geht tief auf die Konfiguration und Praxis des Calico-Netzwerk-Plugins in Kubernetes-Clustern ein und analysiert gängige Methoden zur Fehlerbehebung sowie Strategien zur Netzwerkoptimierung.
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Calico-Netzwerk-Plugin: Erkundung und Praxis

Übersicht

Calico ist ein weit verbreitetes Container Network Interface (CNI) Plugin im Kubernetes-Ökosystem, das leistungsstarke Netzwerkverbindungen und ein flexibles Management von Netzwerkrichtlinien bietet. Dieser Beitrag basiert auf Erfahrungen aus Produktionsumgebungen und analysiert die Kernfunktionen und Konfigurationspunkte von Calico tiefgehend.

Architektur der Kernfunktionen

Calico verwendet ein Routing-Modell der Schicht 3 für die Kommunikation zwischen Containern. Die Hauptkomponenten umfassen:

  • Felix: Ein Daemon-Prozess, der auf jedem Knoten läuft und für die Routing-Konfiguration sowie ACL-Regeln verantwortlich ist
  • BIRD: Routing-Verteilungskomponente, die den Austausch von Routing-Informationen zwischen Knoten implementiert
  • confd: Tool zur Generierung dynamischer Konfigurationen
  • CNI-Plugin: Anbindung an das Kubernetes-Netzwerkmodell

Konfigurationsmanagement und Praxis

Konfiguration des IP-Adresspools

Prinzipien der Netzwerkarchitektur

graph TD
    subgraph Kubernetes-Cluster
        node1[Knoten1] -->|BGP-Routing| node2[Knoten2]
        node1 -->|VXLAN-Tunnel| node3[Knoten3]
        node2 -->|IPIP-Tunnel| node3
    end
    node1 --> pod1[Pod]
    node2 --> pod2[Pod]
    node3 --> pod3[Pod]
[root@k8s-03:~/.kube 20:41 $]k get ippools.crd.projectcalico.org -o yaml
apiVersion: v1
items:
- apiVersion: crd.projectcalico.org/v1
  kind: IPPool
  metadata:
    annotations:
      kubectl.kubernetes.io/last-applied-configuration: |
        {"apiVersion":"crd.projectcalico.org/v1","kind":"IPPool","metadata":{"annotations":{},"generation":1,"name":"default-ipv4-ippool"},"spec":{"allowedUses":["Workload","Tunnel"],"blockSize":26,"cidr":"192.168.0.0/16","ipipMode":"Never","natOutgoing":true,"nodeSelector":"all()","vxlanMode":"Always"}}
      projectcalico.org/metadata: '{"uid":"0891de51-013e-4a44-9cb6-0c142f480567","creationTimestamp":"2023-05-26T07:36:30Z"}'
    creationTimestamp: "2023-05-26T07:36:30Z"
    generation: 3
    name: default-ipv4-ippool
    resourceVersion: "37479"
    uid: de7868c1-ad93-4441-aa22-9198d07822f5
  spec:
    allowedUses:
    - Workload
    - Tunnel
    blockSize: 26
    cidr: 192.168.0.0/16
    ipipMode: Never
    natOutgoing: true
    nodeSelector: all()
    vxlanMode: Always
kind: List
metadata:
  resourceVersion: ""

[root@k8s-03:~/.kube 20:41 $]k edit ippools.crd.projectcalico.org default-ipv4-ippool

Hinweise zur Konfigurationsänderung

  1. Nach der Änderung des IPPool muss die Komponente calico-node neu gestartet werden, damit die Konfiguration wirksam wird.
  2. Änderungen am CIDR können zu Netzwerkunterbrechungen bei vorhandenen Pods führen; Operationen mit Vorsicht durchführen.
  3. Die Wahl des VXLAN/IPIP-Modus erfordert die Berücksichtigung der Netzwerkleistung und -kompatibilität.

Detaillierte Konfigurationsschritte

IPPool-Konfiguration ändern

  1. Aktuelle Konfiguration abrufen:
    kubectl get ippools.crd.projectcalico.org -o yaml
  2. Konfiguration bearbeiten:
    kubectl edit ippools.crd.projectcalico.org default-ipv4-ippool
  3. Beschreibung der wichtigsten Parameter:
    • cidr: CIDR-Bereich des Pod-Netzwerks
    • vxlanMode: Always aktiviert VXLAN
    • ipipMode: Never deaktiviert IPIP
    • natOutgoing: true aktiviert ausgehendes NAT

Häufige Fehlerbehebung

Kommunikationsausfall zwischen Knoten

flowchart TD
    A[Keine Verbindung zwischen Knoten] --> B{Modus prüfen}
    B -->|VXLAN| C[UDP-Port 4789 prüfen]
    B -->|IPIP| D[Protokollnummer 4 prüfen]
    C --> E[Firewall-Konfiguration]
    D --> E
    E --> F[Problem gelöst]

Befehle zur Konfigurationsverifizierung

# Status der Calico-Knoten prüfen
calicoctl node status

# Routing-Tabelle anzeigen
ip route show

Vorschläge zur Leistungsoptimierung

  1. Verwenden Sie BGP anstelle von VXLAN in großen Clustern.
  2. Aktivieren Sie die eBPF-Datenebene zur Leistungssteigerung.
  3. Legen Sie die Größe der IP-Adressblöcke angemessen fest.

Referenzdokumentation