Docker基础教程（245）Docker第三方网络管理工具之Flannel介绍：跨主机Docker网络烦恼？Flannel来帮你“织”张网！

容器网络互通没那么难，Flannel让跨主机通信像本地一样简单。

在Docker容器的世界里，单机运行一切美好，但一旦需要跨主机通信，网络问题就变得棘手。不同节点上的容器IP可能冲突，通信无法直接建立。

这时候，CoreOS团队推出的Flannel就像一位技艺高超的织网者，为容器覆盖网络提供了一套优雅的解决方案。

摘要：Flannel是专为Kubernetes设计的覆盖网络工具，解决Docker容器跨主机通信难题。它通过Etcd维护集群IP分配，为每个节点分配独立子网，避免IP冲突，并通过UDP、VxLAN等后端技术实现数据包封装转发。本文从原理剖析到实战部署，带你全面掌握Flannel网络管理。

一、Flannel是什么？为什么你需要它？

1.1 Docker网络的核心挑战

在默认Docker配置中，每个节点上的Docker服务分别负责所在节点容器的IP分配。这导致了一个严重问题：不同节点上的容器可能获得相同的IP地址，从而使这些容器之间无法直接通过IP地址相互通信。

Kubernetes网络模型假设所有Pod都在一个扁平的网络空间中可以直接连通。但在私有云中搭建Kubernetes集群时，这一网络假设并不成立，需要我们自己实现网络打通。

1.2 Flannel的解决方案

Flannel是CoreOS团队针对Kubernetes设计的三层网络解决方案，核心功能是让集群中的不同节点主机创建的Docker容器都具有全集群唯一的虚拟IP地址。

Flannel通过Etcd维护整个集群的网络配置，主要包含：

• 集群网络地址空间（如10.1.0.0/16）
• 每个主机分配的子网信息
• 节点间的路由表

简单来说，Flannel为每个主机分配一个独立的子网，确保容器IP地址在集群范围内唯一，并建立覆盖网络实现跨主机容器间的直接通信。

二、Flannel工作原理深度剖析

2.1 核心架构组件

Flannel的架构包含以下几个关键组件：

• flanneld：运行在每个节点上的守护进程，负责与Etcd通信，获取子网分配，维护路由信息
• Etcd：分布式键值存储，保存整个集群的网络配置和状态
• 后端网络插件：负责实际的数据包转发，如UDP、VxLAN、host-gw等

2.2 数据流转路径

当一个数据包从源容器发往目标容器时，在Flannel网络中的流转过程如下：

1. 源容器发送：数据包从容器的eth0网卡发出，源IP为容器IP，目的IP为目标容器IP
2. docker0网桥转发：数据包到达宿主机的docker0网桥，docker0发现目的IP不属于本子网，将数据包转发到flannel0虚拟网卡
3. flanneld处理：flanneld进程接收到数据包，查询Etcd维护的路由表，确定目标容器所在的主机
4. 封装数据包：flanneld将原始数据包封装在UDP或VxLAN包中，外层包头目的地址设为目标节点IP
5. 网络传输：封装后的数据包通过宿主机的物理网卡发送到目标节点
6. 解封装：目标节点的flanneld接收数据包，解封装还原出原始容器数据包
7. 送达目标容器：数据包通过目标节点的docker0网桥最终送达目标容器

2.3 三种后端模式比较

Flannel支持多种后端实现，每种都有其特点和适用场景：

2.3.1 UDP模式（已基本废弃）

UDP模式是Flannel最早支持的后端，它在用户态完成数据包的封装和解封装。由于数据需要在用户态和内核态之间多次拷贝，性能损耗较大，目前已在生产环境中基本废弃。

工作原理：