Cilium 官方文档翻译（9） 替换kube-proxy

本指南解释了如何在没有kube-proxy的情况下配置Kubernetes集群，以及如何使用Cilium完全替换它。为了简单起见，我们将使用kubeadm引导集群。
有关安装kubeadm的帮助和更多配置选项，请参阅kubeadm官方文档。

Cilium的kubeProxyReplacement依赖于socket LB功能，这需要v4.19.57、v5.1.16、v5.2.0或更高版本的Linux内核。Linux内核v5.3和v5.8添加了Cilium可以用来进一步优化kube代理替换实现的其他功能。
注意，v5.0.x已经处于EOL阶段且没有运行kube-proxy替换所需的修复程序

快速开始

通过kubeadm init初始化控制平面节点，并跳过kube-proxy插件的安装：

根据您使用的CRI实现，您可能需要在kubeadm init…命令中使用--cri-socket选项定制CRI。例如：如果您使用的是Docker CRI，您将使用--cri-socket unix:///var/run/cri-dockerd.sock。

kubeadm init --skip-phases=addon/kube-proxy

然后，通过指定控制平面节点IP地址和kubeadm init返回的令牌来加入工作节点（对于本教程，至少要向集群添加一个工作节点）：

kubeadm join <..>

如果您有多个网络接口，请确保在每个worker上正确设置kubelet的--node-ip。否则，Cilium的kube-proxy 替换可能无法正常工作。您可以通过运行kubectl get nodes-owide来验证这一点，以查看每个节点是否具有分配给每个节点上具有相同名称的设备的InternalIP。

对于已经通过DaemonSet安装了kube-proxy的集群，请使用以下命令将kube-proxy其删除。注意：该操作断开现有的服务连接，停止与服务相关的通信，直到安装了cilium替换：

$ kubectl -n kube-system delete ds kube-proxy
$ # Delete the configmap as well to avoid kube-proxy being reinstalled during a Kubeadm upgrade (works only for K8s 1.19 and newer)
$ kubectl -n kube-system delete cm kube-proxy
$ # Run on each node with root permissions:
$ iptables-save | grep -v KUBE | iptables-restore

注意请使用helm3完成本教程的安装操作，helm2是不兼容的。

设置helm仓库：

helm repo add cilium https://helm.cilium.io/

接下来，生成所需的YAML文件并部署它们。重要：请通过kubeadm init报告的kube-apiserver IP地址和端口号确认你设置的 API_SERVER_IP和API_SERVER_PORT正确（kubeadm默认使用端口6443）。
因为kubeadm init是在没有kube-proxy的情况下直接运行，所以必须要设置这两个环境变量。尽管kubeadm将KUBERNETES_SERVICE_HOST和KUBERNETES_SERVICE_PORT使用ClusterIP的模式导出到环境变量中。但没有kube-proxy，网络是不通的。因此，需要通过以下配置使cilium了解该信息：

API_SERVER_IP=<your_api_server_ip>
# Kubeadm default is 6443
API_SERVER_PORT=<your_api_server_port>
helm install cilium cilium/cilium --version 1.12.1 \
    --namespace kube-system \
    --set kubeProxyReplacement=strict \
    --set k8sServiceHost=${
   
   API_SERVER_IP} \
    --set k8sServicePort=${
   
   API_SERVER_PORT}

Cilium将自动在默认路径路径/run/cilium/cgroupv2上挂载附加BPF cgroupv2程序所需的cgroup2文件系统。为此，它需要daemonset的init容器挂载主机/proc路径。通过 --set cgroup.autoMount.enabled=false 可禁用自动挂载，并通过使用--set cgroup.hostRoot设置一个已经在主机挂载的cgroup v2文件系统。例如，如果尚未安装，可以通过在主机上运行mount -t cgroup2 none /sys/fs/cgroup命令来安装cgroup v2文件系统，然后早helm安装命令设置参数--set cgroup.hostRoot=/sys/fs/cgroup。

helm最终将cilium安装为一个CNI插件，并使用eBPF kube-proxy replacement来实现实现对ClusterIP、NodePort、LoadBalancer类型的Kubernetes服务和具有ExternalIP的服务的处理。此外，eBPF kube-proxy replacement还支持容器的hostPort，因此不再需要使用portmap插件。
最后，验证cilium正确的在集群中安装，并准备好提供网络服务。

$ kubectl -n kube-system get pods -l k8s-app=cilium
NAME                READY     STATUS    RESTARTS   AGE
cilium-fmh8d        1/1       Running   0          10m
cilium-mkcmb        1/1       Running   0          10m

注意，在上述Helm配置中，kubeProxyReplacement已设置为严格(strict)模式。这意味着，如果缺少底层Linux内核支持，Cilium agent将直接退出。
默认情况下，Helm将kubeProxyReplacement设置为disabled，这意味着cilium仅对集群内的ClusterIP服务启用的负载平衡。
Cilium在直接路由和隧道模式中都支持eBPF kube-proxy replacement。

验证设置

在使用上述快速入门指南部署Cilium之后，我们可以首先验证Cilium代理是否以所需模式运行：

$ kubectl -n kube-system exec ds/cilium -- cilium status | grep KubeProxyReplacement
KubeProxyReplacement:   Strict      [eth0 (Direct Routing), eth1]

使用--verbose选项可以查看更多详细信息。

$ kubectl -n kube-system exec ds/cilium -- cilium status --verbose
[...]
KubeProxyReplacement Details:
  Status:                Strict
  Socket LB:             Enabled
  Protocols:             TCP, UDP
  Devices:               eth0 (Direct Routing), eth1
  Mode:                  SNAT
  Backend Selection:     Random
  Session Affinity:      Enabled
  Graceful Termination:  Enabled
  NAT46/64 Support:      Enabled
  XDP Acceleration:      Disabled
  Services:
  - ClusterIP:      Enabled
  - NodePort:       Enabled (Range: 30000-32767)
  - LoadBalancer:   Enabled
  - externalIPs:    Enabled
  - HostPort:       Enabled
[...]

下一步，我们将创建一个Nginx部署。然后，我们将创建一个新的NodePort服务，并验证Cilium是否能正确处理网络服务。
以下yaml用于创建后端Pod：

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-nginx
spec:
  selector:
    matchLabels:
      run: my-nginx
  replicas: 2
  template:
    metadata:
      labels:
        run: my-nginx
    spec:
      containers:
      - name: my-nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80

验证nginx pod启动并进入running阶段。

$ kubectl get pods -l run=my-nginx -o wide
NAME                        READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP             NODE   NOMINATED NODE   READINESS GATES
my-nginx-756fb87568-gmp8c   1/1     Running   0          62m   10.217.0.149   apoc   <none>           <none>
my-nginx-756fb87568-n5scv   1/1     Running   0          62m   10.217.0.107   apoc   <none>           <none>

接下来，为两个pod创建NodePort类型的service。

$ kubectl expose deployment my-nginx --type=NodePort --port=80
service/my-nginx exposed

验证NodePort类型的service是否创建成功。

$ kubectl get svc my-nginx
NAME       TYPE       CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)        AGE
my-nginx   NodePort   10.104.239.135   <none>        80:31940/TCP