k8s 中 pod 之间的通信

KubernetesPod间通信机制解析
原创 已于 2023-01-06 19:14:15 修改 · 3.8k 阅读 · 6 ·
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#kubernetes #linux #docker

于 2023-01-06 19:12:34 首次发布
文章详细阐述了Kubernetes环境中Pod的通信方式，包括同一Pod内部通过localhost通信，同节点不同Pod间利用Linux虚拟以太网设备，跨节点Pod通信依赖三层路由，以及外部网络如何通过Service的虚拟IP与不持久的PodIP进行交互。

1、pod 内部通信：通过 localhost 通信

2、同节点不同 pod 之间通信：通过 linux 虚拟以太网设备或者是用两个虚拟接口组成的以太网接口对不同的网络命名空间连接起来通信

3、不同节点的不同 pod 主机间通信：当跨 pod 通信时，本节点内无法找到目的 pod 的 mac 地址，则会查找三层路由表转发，这需要依靠不同节点间的网路配置来实现。

4、外部网络和 pod 之间通信：pod 之间通过他们自己的 ip 地址进行通信.(但是 pod 的 ip 地址不是持久的，当集群中 pod 的规模缩减或者 pod 故障或者 node 故障重启后，新的 pod 的 ip 就可能与之前的不一样的，service 的虚拟 IP 可以解决这个问题，因为虚拟 ip 是固定的。)

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pause 容器启动之前，会为容器创建虚拟一对 ethernet 接口，一个保留在宿主机 vethxxx（插在网桥上），一个保留在容器网络命名空间内，并重命名为eth0。其中跨整个集群的 Pod ip 是唯一的，当报文从一个节点转发到另外一个节点时，报文首先通过 veth，然后通过网桥，转发到物理适配器网卡，最后转发到其它节点的虚拟网桥，进而到达 veth 目标容器。跨节点 Pod 通信，相当于创建一个整个集群公用的【 网桥 】然后把集群中所有的 Pod 连接起来，就可以通信了。
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一、pod概念 Pod是kubernetes中你可以创建和部署的最小也是最简的单位。Pod代表着集群中运行的进程。 Pod中封装着应用的容器（数量大于等于1，docker最常用，也可使用其他的），存储、独立的网络IP，管理容器如何运行的策略选项。Pod代表着部署的一个单位：kubernetes中应用的一个实例，可能由一个或者多个容器组合在一起共享资源。 1、pod的种类 自主式pod 控制器管理的pod 2、pod网络 每个Pod都会被分配一个唯一的IP地址。Pod中的所有容器共享网络空间，包括IP地址和端
K8s中pod 间通信的两种情况
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虽然 Pod 之间的通信在同一节点上会通过本地网桥进行，但 CNI 插件仍然负责管理和分配 Pod 的 IP 地址，以及确保同一节点和跨节点的通信都能无缝进行。当两个 Pod 位于同一节点上时，它们的通信会通过节点的本地网络接口直接进行。同一节点上的通信相对高效，但 Kubernetes 的网络设计使得无论 Pod 位于哪个节点，用户都可以透明地进行通信，而无需关心底层的网络拓扑。，也可以用来限制 Pod 之间的通信。之间的通信（例如限制某些 Pod 只能与特定的 Pod 通信），可以使用。
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K8S中POD的网络通讯
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在Kubernetes集群中，Pod之间的通信是非常核心的功能。Pod是Kubernetes中的最小部署单元，它们之间经常需要进行通信以完成各种任务。本文将深入探讨Pod之间的通信方式，并通过示例代码来进一步解释。在Kubernetes集群中，Pod间通信的实现原理主要依赖于集群的网络架构和配置。
【k8s】2.k8s通信原理
lixiaonan0318的博客
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kube-proxy 监听 service 和 endpoint 的变化，当有 service 创建时，所有节点的 kube-proxy 在节点上随机选择一个端口，在 iptables 中追加一条，把访问 service 的请求重定向到这个端口的，并监听这个端口的连接请求。pause 容器会创建一个网络命名空间，其他容器加入到 puase 容器中共享 pause 的网络，一个 pod 中所有的进出流量都是通过 pause 容器完成的，通过 localhost 相互通信。（封包解包有性能开销）
k8s中pod之间互相通信
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在 Kubernetes 中，Pod 是最小的可部署单元，每个 Pod 都拥有一个独立的 IP 地址。Kubernetes 的网络模型要求所有 Pod 之间可以彼此通信，无论它们位于哪个节点上。这种设计使得应用在集群内部像运行在一个共享网络中一样。 ### 实现方式 1. **全局唯一 IP 地址**：每个 Pod 都会被分配一个唯一的 IP 地址，这样可以在整个集群范围内直接寻址和路由[^2]。 2. **veth 对（Virtual Ethernet Pair）**：为了实现 Pod 内部与主机之间的网络连接，使用了虚拟以太网设备对（veth pair）。每对 veth 设备一端连接到 Pod 的网络命名空间，另一端则连接到宿主机上的网桥或特定网络接口，从而允许数据包在这两者间传递[^3]。 3. **CNI 插件**：Kubernetes 使用 Container Network Interface (CNI) 标准来配置容器网络。常见的 CNI 插件包括 Calico、Flannel 和 Weave 等，这些插件负责为 Pod 分配 IP 地址，并设置必要的网络规则以确保跨节点的 Pod 可以相互通信[^2]。 4. **BGP 协议传播路由信息**：某些高级 CNI 插件如 Calico 利用了 Border Gateway Protocol (BGP) 来自动传播各个节点上的路由信息。这使得每个节点都能知道如何将流量正确地转发给其他节点上的 Pod[^2]。 5. **Underlay/Overlay 网络**：根据所选 CNI 插件的不同，可以选择不同的网络架构来支持 Pod 间的通信。例如，在单个子网环境中可能采用 Underlay 网络技术；而对于更复杂的多子网环境，则可能会利用 Overlay 技术建立隧道来进行跨节点的数据传输[^1]。 6. **服务发现和服务代理**：除了基本的 Pod 到 Pod 通信外，Kubernetes 还提供了 Service 资源对象用于抽象后端 Pod 提供的服务。通过 kube-proxy 组件维护 iptables 或者 IPVS 规则，实现了对后端 Pod 的负载均衡及访问控制[^4]。 ### 工作原理 当创建一个新的 Pod 时，相应的 CNI 插件会执行一系列操作： - 为新 Pod 分配一个 IP 地址。 - 创建并配置 veth pair，其中一端放入新的 Pod 网络命名空间内作为其 eth0 接口，另一端放置于宿主机上并与某个网桥相连。 - 更新本地路由表以及可能的全局路由信息（如果启用了 BGP 功能），保证来自集群其他部分的数据能够被正确地导向该 Pod 所在的位置。 对于同一节点上的两个 Pod 之间的通信，通常只需要经过简单的内核级路由即可完成；而针对不同节点上的 Pod 通信，则需要依靠底层物理网络基础设施或者 Overlay 隧道机制来实现跨主机的数据交换。 ```python # 示例代码 - 模拟简单 ping 命令测试两个 Pod 是否可达 def test_pod_connectivity(source_pod_ip, target_pod_ip): import os response = os.system("ping -c 1 " + target_pod_ip) # Check the response if response == 0: print(f"{source_pod_ip} can reach {target_pod_ip}") else: print(f"{source_pod_ip} cannot reach {target_pod_ip}") test_pod_connectivity('10.244.1.5', '10.244.2.7') ``` 以上就是关于 Kubernetes 中 Pod 间通信的基本介绍及其背后的工作机制概述。希望这对您理解 Kubernetes 网络模型有所帮助。
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