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搭建Flannel容器集群子網(wǎng)

隨著docker容器化興起，云計算面對的挑戰(zhàn)越來越大，例如：網(wǎng)絡管理、存儲等。一個數(shù)據(jù)中心很容易搞出成百上千個容器，這么多的容器我們需要如何管理呢？今天來介紹的flannel就是為了解決網(wǎng)絡問題。

創(chuàng)新互聯(lián)科技有限公司專業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎服務商，為您提供四川樂山服務器托管，高防主機，成都IDC機房托管，成都主機托管等互聯(lián)網(wǎng)服務。

Flannel實現(xiàn)原理

原理說明

Flannel為每個host分配一個subnet，容器從這個subnet中分配IP，這些IP可以在host間路由，容器間無需使用nat和端口映射即可實現(xiàn)跨主機通信

每個subnet都是從一個更大的IP池中劃分的，flannel會在每個主機上運行一個叫flanneld的agent，其職責就是從池子中分配subnet

Flannel使用etcd存放網(wǎng)絡配置、已分配 的subnet、host的IP等信息

Flannel數(shù)據(jù)包在主機間轉發(fā)是由backend實現(xiàn)的，目前已經支持UDP、VxLAN、host-gw、AWS VPC和GCE路由等多種backend

數(shù)據(jù)轉發(fā)流程

容器直接使用目標容器的ip訪問，默認通過容器內部的eth0發(fā)送出去。

報文通過veth pair被發(fā)送到vethXXX。

vethXXX是直接連接到虛擬交換機docker0的，報文通過虛擬bridge docker0發(fā)送出去。

查找路由表，外部容器ip的報文都會轉發(fā)到flannel0虛擬網(wǎng)卡，這是一個P2P的虛擬網(wǎng)卡，然后報文就被轉發(fā)到監(jiān)聽在另一端的flanneld。

flanneld通過etcd維護了各個節(jié)點之間的路由表，把原來的報文UDP封裝一層，通過配置的iface發(fā)送出去。

報文通過主機之間的網(wǎng)絡找到目標主機。

報文繼續(xù)往上，到傳輸層，交給監(jiān)聽在8285端口的flanneld程序處理。

數(shù)據(jù)被解包，然后發(fā)送給flannel0虛擬網(wǎng)卡。

查找路由表，發(fā)現(xiàn)對應容器的報文要交給docker0。

docker0找到連到自己的容器，把報文發(fā)送過去。

Flannel安裝配置

環(huán)境準備

節(jié)點名稱 IP地址 安裝軟件
docker1 192.168.198.133 etcd、flannel、docker
docker2 192.168.198.130 flannel、docker

安裝etcd

etcd下載地址：https://github.com/coreos/etcd/releases

啟動命令：

etcd -name etcd1 -data-dir /var/lib/etcd --advertise-client-urls http://192.168.198.133:2379,http://127.0.0.1:2379 --listen-client-urls http://192.168.198.133:2379,http://127.0.0.1:2379 &

安裝Flannel

flannel下載地址：https://github.com/coreos/flannel/releases

添加flannel網(wǎng)絡配置信息到etcd：

etcdctl --endpoints http://127.0.0.1:2379 set /coreos.com/network/config '{"Network": "10.0.0.0/16", "SubnetLen": 24, "SubnetMin": "10.0.1.0","SubnetMax": "10.0.20.0", "Backend": {"Type": "vxlan"}}'

Network：用于指定Flannel地址池

SubnetLen：用于指定分配給單個宿主機的docker0的ip段的子網(wǎng)掩碼的長度

SubnetMin：用于指定最小能夠分配的ip段

SudbnetMax：用于指定最大能夠分配的ip段，在上面的示例中，表示每個宿主機可以分配一個24位掩碼長度的子網(wǎng)，可以分配的子網(wǎng)從10.0.1.0/24到10.0.20.0/24，也就意味著在這個網(wǎng)段中，最多只能有20臺宿主機

Backend：用于指定數(shù)據(jù)包以什么方式轉發(fā)，默認為udp模式，host-gw模式性能最好，但不能跨宿主機網(wǎng)絡

啟動Flannel

# cat /etc/systemd/system/flanneld.service

[Unit]
Description=Flanneld
Documentation=https://github.com/coreos/flannel
After=network.target
Before=docker.service

[Service]
User=root
ExecStartPost=/usr/local/bin/mk-docker-opts.sh
ExecStart=/usr/local/bin/flanneld \
--etcd-endpoints="http://192.168.198.133:2379" \
--iface=192.168.198.133 \
--ip-masq=true \
--etcd-prefix=/coreos.com/network
Restart=on-failure
Type=notify
LimitNOFILE=65536

[Install]
WantedBy=multi-user.target
# systemctl daemon-reload
# systemctl start flanneld

Flannel啟動過程解析：

從etcd中獲取network的配置信息,劃分subnet，并在etcd中進行注冊,將子網(wǎng)信息記錄到/run/flannel/subnet.env中,Flannel必須先于Docker啟動。

驗證Flannel網(wǎng)絡

查看etcd中的數(shù)據(jù)：

# etcdctl ls /coreos.com/network/subnets
/coreos.com/network/subnets/10.0.18.0-24

查看docker1的flannel網(wǎng)卡信息：

38: flannel.1:  mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
   link/ether 1a:8e:8b:09:d6:d4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 10.0.18.0/32 scope global flannel.1
      valid_lft forever preferred_lft forever
   inet6 fe80::188e:8bff:fe09:d6d4/64 scope link
      valid_lft forever preferred_lft forever

可以看到flannel0網(wǎng)卡的地址和etcd存儲的地址一樣，這樣flannel網(wǎng)絡配置完成

配置Docker

Docker安裝完成以后，需要修改其啟動參數(shù)以使其能夠使用flannel進行IP分配，以及網(wǎng)絡通訊

在Flannel運行之后，會生成一個環(huán)境變量文件，包含了當前主機要使用flannel通訊的相關參數(shù)，如下：

# cat /run/flannel/subnet.env

FLANNEL_NETWORK=10.0.0.0/16
FLANNEL_SUBNET=10.0.18.1/24
FLANNEL_MTU=1450
FLANNEL_IPMASQ=true

可以使用flannel提供的腳本將subnet.env轉寫成Docker啟動參數(shù)，創(chuàng)建好的啟動參數(shù)默認生成在/run/docker_opts.env文件中：

# /opt/flannel/mk-docker-opts.sh -c

# cat /run/docker_opts.env
DOCKER_OPTS=" --bip=10.0.18.1/24 --ip-masq=false --mtu=1450"
修改docker的服務啟動文件如下：

# vim /lib/systemd/system/docker.service

EnvironmentFile=/run/docker_opts.env
ExecStart=/usr/bin/dockerd $DOCKER_OPTS -H fd://

重啟docker

systemctl daemon-reload
systemctl restart docker

這時可以看到docker0的ip已經位于flannel網(wǎng)卡的網(wǎng)段之中：

3: docker0:  mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
   link/ether 02:42:de:a3:d8:7d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 10.0.18.1/24 brd 10.0.18.255 scope global docker0
      valid_lft forever preferred_lft forever
   inet6 fe80::42:deff:fea3:d87d/64 scope link
      valid_lft forever preferred_lft forever
38: flannel.1:  mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
   link/ether 1a:8e:8b:09:d6:d4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 10.0.18.0/32 scope global flannel.1
      valid_lft forever preferred_lft forever
   inet6 fe80::188e:8bff:fe09:d6d4/64 scope link
      valid_lft forever preferred_lft forever

驗證容器互通

root@ubuntu:~# docker run -it busybox
/ # ip a
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue qlen 1000
   link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
   inet 127.0.0.1/8 scope host lo
      valid_lft forever preferred_lft forever
39: eth0@if40:  mtu 1450 qdisc noqueue
   link/ether 02:42:0a:00:12:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 10.0.18.2/24 brd 10.0.18.255 scope global eth0
      valid_lft forever preferred_lft forever
/ # ping 10.0.12.2
PING 10.0.12.2 (10.0.12.2): 56 data bytes
64 bytes from 10.0.12.2: seq=0 ttl=62 time=0.803 ms
root@ubuntuserver:~/flannel# docker exec -it b4d /bin/bash
root@b4d65fdc02a3:/usr/local/apache2# ip a
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
   link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
   inet 127.0.0.1/8 scope host lo
      valid_lft forever preferred_lft forever
5: eth0@if6:  mtu 1450 qdisc noqueue state UP group default
   link/ether 02:42:0a:00:0c:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
   inet 10.0.12.2/24 brd 10.0.12.255 scope global eth0
      valid_lft forever preferred_lft forever
root@b4d65fdc02a3:/usr/local/apache2#
root@b4d65fdc02a3:/usr/local/apache2#
root@b4d65fdc02a3:/usr/local/apache2# ping 10.0.18.2
PING 10.0.18.2 (10.0.18.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.18.2: icmp_seq=1 ttl=62 time=0.794 ms
64 bytes from 10.0.18.2: icmp_seq=2 ttl=62 time=0.957 ms

此時的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包流向如圖：

詳解：Flannel安裝與配置詳解：Flannel安裝與配置

配置backend為host-gw

host-gw bakcend是flannel的另一個backend。與vxlan不同，host-gw不會封裝數(shù)據(jù)包，而是在主機的路由表中創(chuàng)建到其他主機的subnet的路由條目，從而實現(xiàn)容器網(wǎng)絡跨主機通信。需要說明的是，host-gw不能跨宿主機網(wǎng)絡通信，或者說跨宿主機網(wǎng)絡通信需要物理路由支持。

修改etcd如下：

etcdctl --endpoints http://127.0.0.1:2379 set /coreos.com/network/config '{"Network": "10.0.0.0/16", "SubnetLen": 24, "SubnetMin": "10.0.1.0","SubnetMax": "10.0.20.0", "Backend": {"Type": "host-gw"}}'

重啟flanneld與docker：

systemctl restart flanneld docker

可以在宿主機上查看到路由條目：

root@ubuntu:~# ip route
default via 192.168.198.2 dev ens33 proto dhcp metric 100
10.0.12.0/24 via 192.168.198.130 dev ens33
10.0.18.0/24 dev docker0 proto kernel scope link src 10.0.18.1 linkdown
169.254.0.0/16 dev ens33 scope link metric 1000
192.168.198.0/24 dev ens33 proto kernel scope link src 192.168.198.133 metric 100

本文題目：搭建Flannel容器集群子網(wǎng)
標題網(wǎng)址：http://www.dlmjj.cn/article/ccspcpp.html