kube-ovn：從原理到實踐

一、kube-ovn簡介

kube-ovn是一個基於Open Virtual Network（OVN）的插件，可以將OVN網絡與Kubernetes集成，提供高效、可靠的網絡解決方案。OVN是一個開源的虛擬網絡解決方案，具有強大的功能和靈活的架構。通過kube-ovn，可以在Kubernetes上創建和管理虛擬網絡，提供負載均衡、網絡隔離、安全性和高可用性等能力。

與其他網絡插件相比，kube-ovn具有以下特點：

可用性高。採用獨特的多控制平面和多Agent節點架構，實現了高可靠性和高可用性，從而保證了網絡的穩定性和可靠性。
擴展性強。支持動態調整網絡拓撲，並實現內部和外部網絡的互聯，通過VLAN或VXLAN等方式進行擴展。
易於管理。採用基於狀態機的自動化管理模式，實現了快速、可靠的網絡管理，同時提供了全面的網絡監控和調試信息。

二、kube-ovn架構

kube-ovn插件由4個主要組件構成：ovn-kubernetes、ovn-controller、ovn-cnb和ovn-db-server。

1. ovn-kubernetes

ovn-kubernetes是kube-ovn的核心組件，實現了Kubernetes資源對象到OVN邏輯對象的映射，包括Node、Pod、Service、Endpoints等。

具體來說，ovn-kubernetes通過動態生成OVN邏輯端口，將Pod和Service映射到OVN邏輯網絡，實現了從Kubernetes到OVN的資源轉換。此外，ovn-kubernetes還負責從Kubernetes API服務器中獲取Pod、Service和Endpoints的信息，並監控它們的狀態變化。當Pod或Service發生變化時，ovn-kubernetes會相應地更新OVN邏輯對象。

2. ovn-controller

ovn-controller是kube-ovn的控制器組件，負責接收ovn-kubernetes生成的OVN邏輯網絡信息，並將它們轉換為OpenvSwitch（OVS）Bridge的配置命令，實現了從OVN到OVS的資源轉換。

ovn-controller將收到的OVN邏輯對象信息轉換為OVS Bridge的端口、網橋和流表等配置命令，並通過OpenFlow協議將這些命令下發到OVS Bridge。這樣，OVS Bridge就能夠根據OVN邏輯網絡的信息進行轉發和路由了。

3. ovn-cnb

ovn-cnb是一種CNI插件，用於在Pod所在的節點上配置OVN Neutron端口和Linux Bridge。在創建Pod時，ovn-cnb會通過調用ovn-kubernetes和ovn-controller，為Pod創建OVN邏輯端口，並將該端口映射到節點上的Linux Bridge上。

此外，ovn-cnb還會為Pod配置IP地址、網關和DNS等基本網絡配置信息。當Pod被刪除或遷移時，ovn-cnb會相應地清理該Pod所佔用的資源。

4. ovn-db-server

ovn-db-server是一個獨立的進程，負責管理OVN邏輯數據庫的狀態。OVN邏輯數據庫是一個中心化的元數據存儲，用於存儲OVN邏輯網絡的狀態信息。ovn-controller和ovn-kubernetes通過與ovn-db-server進行通信，獲取OVN邏輯網絡的信息，並將它們轉換為OVS Bridge的配置命令。

三、kube-ovn使用示例

下面以一個簡單的例子來演示如何使用kube-ovn創建和管理虛擬網絡。

1. 安裝kube-ovn插件

首先，需要在Kubernetes集群中安裝kube-ovn插件。可以通過以下命令來安裝：

$ git clone https://github.com/alauda/kube-ovn.git
$ cd kube-ovn
$ make install

安裝完成後，需要在kubelet的啟動參數中添加–network-plugin=kube-ovn選項來啟用kube-ovn插件。

2. 創建虛擬網絡

接下來，需要創建一個虛擬網絡，並將Pod和Service映射到該網絡中。可以通過以下示例YAML文件來創建一個名為my-network的虛擬網絡：

apiVersion: ovn.kubernetes.io/v1alpha1
kind: LogicalSwitch
metadata:
  name: my-network
spec:
  subnet:
    cidr: "10.0.0.0/24"
    gateway: "10.0.0.1"

這個YAML文件中定義了一個名為my-network的邏輯網絡，並指定了一個名為my-subnet的子網。子網的CIDR為10.0.0.0/24，網關為10.0.0.1。

可以通過kubectl命令來創建該虛擬網絡：

$ kubectl apply -f my-network.yaml

3. 創建Pod和Service

創建虛擬網絡後，可以創建需要使用該網絡的Pod和Service。可以通過以下示例YAML文件來創建一個名為my-pod的Pod和一個名為my-service的Service：

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-pod
spec:
  containers:
  - name: nginx
    image: nginx
    ports:
    - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
  - name: http
    port: 80
    targetPort: 80
  type: ClusterIP

這個YAML文件中定義了一個名為my-pod的Pod和一個名為my-service的Service。Pod使用的鏡像為nginx，Service監聽端口80，並將請求轉發到Pod的80端口。

可以通過kubectl命令來創建Pod和Service：

$ kubectl apply -f my-app.yaml

4. 訪問虛擬網絡

創建Pod和Service後，就可以通過Service來訪問Pod了。可以使用以下命令來獲取my-service的ClusterIP：

$ kubectl get svc my-service

然後，可以使用該ClusterIP來訪問Service：

$ curl :80

四、總結

通過示例，可以看出，kube-ovn具有高可用性、擴展性和易管理性等優點，是一種強大的網絡解決方案。通過kube-ovn插件，可以輕鬆地創建和管理虛擬網絡，實現負載均衡、網絡隔離、安全性和高可用性等能力。

原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-hk/n/248660.html