CN111857873A - 一种实现云原生容器网络的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现云原生容器网络的方法，属于云原生容器网络技术领域，本发明要解决的技术问题为如何基于cni提升原生容器网络的能力，技术方案为：该方法是基于cni实现对容器的访问，并支持容器网卡带宽限制、容器组固定IP、多IP池以及多租户网络隔离的功能；具体如下：S1、用户创建一个容器组，调用K8S的api服务器生产容器组元数据；S2、容器组被调度到对应的节点后，由Kubelet通过容器网络接口调用到容器网络插件，生成虚拟网卡信息，并返回容器组IP，由容器管理插件更新容器组IP到容器组元数据中；S3、容器组网络插件控制器获取到容器组数据后，更新网口、路由、流量管控、健康状态的信息到容器组所在节点上；S4、用户的容器组网络完成配置。

Description

一种实现云原生容器网络的方法

技术领域

本发明涉及云原生容器网络技术领域，具体地说是一种实现云原生容器网络的方法。

背景技术

Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式架构领先方案，在Docker技术的基础上，为容器化的应用提供部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列功能，提高了大规模容器集群管理的便捷性和高可用性。

容器技术是比较流行的提供微服务的PaaS技术，而Kubernetes是近期最流行的容器编排管理技术，基于Kubernetes提供容器云平台是各大云厂商的首选，Kubernetes支持cni接口的网络插件，如何基于cni提升原生容器网络的能力是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种实现云原生容器网络的方法，来解决如何基于cni提升原生容器网络的能力的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种实现云原生容器网络的方法，该方法是基于cni实现对容器的访问，并支持容器网卡带宽限制、容器组固定IP、多IP池以及多租户网络隔离的功能；具体如下：

S1、用户创建一个容器组，调用K8S的api服务器生产容器组元数据；

S2、容器组被调度到对应的节点后，由Kubelet通过容器网络接口(cni)调用到容器网络插件(Calico)，生成虚拟网卡信息，并返回容器组IP，由容器管理插件(Kubelet)更新容器组IP到容器组元数据中；

S3、容器组网络插件控制器获取到容器组数据后，更新网口、路由、流量管控、健康状态的信息到容器组所在节点上；

S4、用户的容器组网络完成配置，从而实现对容器的访问。

作为优选，所述容器管理插件具体如下：

(1)、完成网络插件、容器服务、网络插件管理对象的初始化；

(2)、完成网络插件的初始化，读取容器网络接口目录完成容器网络插件配置，读取对应插件执行增加或删除网络的功能；

(3)、同步容器组方法触发容器组的增删改查功能；

(4)、创建沙箱模块调用运行沙箱方法；

(5)、运行沙箱方法调用设置容器组方法，设置容器组方法调用增加容器网络列表方法。

更优地，所述容器网络接口具体如下：

(1)、增加网络列表循环调用增加网络方法；

(2)、增加网络方法调用执行插件方法；

(3)、执行插件方法调用容器插件目录下的对应插件，比如calico，直接执行容器插件二进制文件，并把返回结果返回。

更优地，所述网络插件具体如下：

(1)、当执行增加网络列表方法时，执行增加命令方法；

(2)、增加命令调用增加IP获取容器组IP，并调用制作网络方法生成类似于cali-XXX的虚拟网卡并生成路由规则。

作为优选，所述容器网络插件(Calico)包括控制器和容器网络节点，容器控制器和网络节点均依赖于数据存储服务；

其中，控制器读取k8s的资源，读取k8s的资源包括命名空间、服务账号、网络策略、节点、容器组，更新到calico的配置文件、策略、节点及工作负载对象；

数据存储作为控制器和容器网络节点的数据库，用于存储容器网络插件的资源数据。

更优地，所述容器网络节点包括插件单元、配置单元、代理单元和BGP客户端，插件单元生成容器网络的配置文件10-calico.conflist和calico-kubeconfig，并在容器网络执行目录存放calico和IP管理组件，10-calico.conflist和calico-kubeconfig用于容器网络接口的调用；配置单元依据bird模板文件生成Bird聚合配置、IP管理配置及Bird配置文件；代理单元通过更新数据、记录状态及网卡检测方法更新每个节点上的网络接口、路由、流量管控及健康状态额信息；BGP客户端启动Brid程序，刷新本节点的bpg协议的路由规则。

作为优选，所述容器网络插件(Calico)的资源包括集群配置信息、ode集群节点信息、配置文件记录kubernetes集群的namespace和serviceaccount信息、工作负载记录pod信息、记录calico使用的ip池信息、策略记录kubernetes中的networkpolicy信息、BGP配置记录bgp的as号的信息、BGP节点记录bgp节点信息、代理配置记录每个节点的felix配置信息、节点连接机器端点信息、网络集合网络信息及全局网络配置全局网络策略信息。

作为优选，所述网络带宽限制具体如下：

(a)、在cni的网络配置中增加插件bandwidth；

(b)、在pod上增加注释kubernetes.io/ingress-bandwidth和kubernetes.io/egress-bandwidth即实现pod的网络带宽限制功能。

作为优选，所述容器组固定IP具体如下：

①、在创建pod时指定固定IP，但是不支持多副本的deploy或daemon-set，因为pod的ip不能冲突；

②、在pod中增加cni.projectcalico.org/ipAddrs的配置，该配置最多两个ip，两个ip分别为一个ipv4和一个ipv6。

更优地，所述多IP池具体如下：

(一)、Calico支持多ip池功能，通过calicoctl命令创建自定义的ip池，并配置在calico配置文件中；

(二)、当CKE的默认ip池用完后，通过新建ip池实现节点ip的增加，calico会拉通所有ip池一起用，即使ip不在一个网段内也通过calico生成的route拉通网络；

(三)、当租户想独享一个ip段时，在namesapce上给租户分配一个ip池，并指定网络隔离策略，实现租户的pod网络隔离。

本发明的实现云原生容器网络的方法具有以下优点：通过使用本发明可以实现容器云原生网络插件，通过使用自研的云原生网络插件实现浪潮云容器组IP的分配、容器网卡带宽限制、容器组固定IP、多IP池、多租户网络隔离等功能，提升了浪潮云的容器网络管理能力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为实现云原生容器网络的方法流程示意图；

附图2为容器管理插件的功能框图；

附图3为容器网络接口的功能框图；

附图4为网络插件的功能框图；

附图5为Calico技术架构的示意图；

附图6为Calico资源信息的示意图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种实现云原生容器网络的方法作以下详细地说明。的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

本发明的实现云原生容器网络的方法，该方法是基于cni实现对容器的访问，并支持容器网卡带宽限制、容器组固定IP、多IP池以及多租户网络隔离的功能；如附图1所示，具体如下：

S1、用户创建一个容器组，调用K8S的api服务器生产容器组元数据；

S2、容器组被调度到对应的节点后，由Kubelet通过容器网络接口(cni)调用到容器网络插件(Calico)，生成虚拟网卡信息，并返回容器组IP，由容器管理插件(Kubelet)更新容器组IP到容器组元数据中；

S3、容器组网络插件控制器获取到容器组数据后，更新网口、路由、流量管控、健康状态的信息到容器组所在节点上；

S4、用户的容器组网络完成配置，从而实现对容器的访问。

如附图2所示，容器管理插件具体如下：

(1)、完成网络插件、容器服务、网络插件管理对象的初始化；

(2)、完成网络插件的初始化，读取容器网络接口目录完成容器网络插件配置，读取对应插件执行增加或删除网络的功能；

(3)、同步容器组方法触发容器组的增删改查功能；

(4)、创建沙箱模块调用运行沙箱方法；

(5)、运行沙箱方法调用设置容器组方法，设置容器组方法调用增加容器网络列表方法。

如附图3所示，容器网络接口具体如下：

(1)、增加网络列表循环调用增加网络方法；

(2)、增加网络方法调用执行插件方法；

(3)、执行插件方法调用容器插件目录下的对应插件，比如calico，直接执行容器插件二进制文件，并把返回结果返回。

如附图4所示，网络插件具体如下：

(1)、当执行增加网络列表方法时，执行增加命令方法；

(2)、增加命令调用增加IP获取容器组IP，并调用制作网络方法生成类似于cali-XXX的虚拟网卡并生成路由规则。

如附图5所示，容器网络插件(Calico)包括控制器和容器网络节点，容器控制器和网络节点均依赖于数据存储服务；其中，控制器读取k8s的资源，读取k8s的资源包括命名空间、服务账号、网络策略、节点、容器组，更新到calico的配置文件、策略、节点及工作负载对象；数据存储作为控制器和容器网络节点的数据库，用于存储容器网络插件的资源数据。容器网络节点包括插件单元、配置单元、代理单元和BGP客户端，插件单元生成容器网络的配置文件10-calico.conflist和calico-kubeconfig，并在容器网络执行目录存放calico和IP管理组件，10-calico.conflist和calico-kubeconfig用于容器网络接口的调用；配置单元依据bird模板文件生成Bird聚合配置、IP管理配置及Bird配置文件；代理单元通过更新数据、记录状态及网卡检测方法更新每个节点上的网络接口、路由、流量管控及健康状态额信息；BGP客户端启动Brid程序，刷新本节点的bpg协议的路由规则。

如附图6所示，容器网络插件(Calico)的资源包括集群配置信息、ode集群节点信息、配置文件记录kubernetes集群的namespace和serviceaccount信息、工作负载记录pod信息、记录calico使用的ip池信息、策略记录kubernetes中的networkpolicy信息、BGP配置记录bgp的as号的信息、BGP节点记录bgp节点信息、代理配置记录每个节点的felix配置信息、节点连接机器端点信息、网络集合网络信息及全局网络配置全局网络策略信息。

网络带宽限制具体如下：

(a)、在cni的网络配置中增加插件bandwidth；

(b)、在pod上增加注释kubernetes.io/ingress-bandwidth和kubernetes.io/egress-bandwidth即实现pod的网络带宽限制功能；

(c)、文件：cni-net.conflist，关键代码如下：

(d)、容器组配置，关键代码如下：

容器组固定IP具体如下：

①、在创建pod时指定固定IP，但是不支持多副本的deploy或daemon-set，因为pod的ip不能冲突；

②、在pod中增加cni.projectcalico.org/ipAddrs的配置，该配置最多两个ip，两个ip分别为一个ipv4和一个ipv6。

③、容器组配置，关键代码如下：

多IP池具体如下：

(一)、Calico支持多ip池功能，通过calicoctl命令创建自定义的ip池，并配置在calico配置文件中；

(二)、当CKE的默认ip池用完后，通过新建ip池实现节点ip的增加，calico会拉通所有ip池一起用，即使ip不在一个网段内也通过calico生成的route拉通网络；

(三)、当租户想独享一个ip段时，在namesapce上给租户分配一个ip池，并指定网络隔离策略，实现租户的pod网络隔离。

(四)、文件：cni-net.conflist，关键代码如下：

(e)、命名空间样例，关键代码如下：

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种实现云原生容器网络的方法，其特征在于，该方法是基于cni实现对容器的访问，并支持容器网卡带宽限制、容器组固定IP、多IP池以及多租户网络隔离的功能；具体如下：

S1、用户创建一个容器组，调用K8S的api服务器生产容器组元数据；

S2、容器组被调度到对应的节点后，由Kubelet通过容器网络接口调用到容器网络插件，生成虚拟网卡信息，并返回容器组IP，由容器管理插件更新容器组IP到容器组元数据中；

S3、容器组网络插件控制器获取到容器组数据后，更新网口、路由、流量管控、健康状态的信息到容器组所在节点上；

S4、用户的容器组网络完成配置，从而实现对容器的访问。

2.根据权利要求1所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器管理插件具体如下：

(1)、完成网络插件、容器服务、网络插件管理对象的初始化；

(2)、完成网络插件的初始化，读取容器网络接口目录完成容器网络插件配置，读取对应插件执行增加或删除网络的功能；

(3)、同步容器组方法触发容器组的增删改查功能；

(4)、创建沙箱模块调用运行沙箱方法；

(5)、运行沙箱方法调用设置容器组方法，设置容器组方法调用增加容器网络列表方法。

3.根据权利要求1或2所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器网络接口具体如下：

(1)、增加网络列表循环调用增加网络方法；

(2)、增加网络方法调用执行插件方法；

(3)、执行插件方法调用容器插件目录下的对应插件。

4.根据权利要求2所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述网络插件具体如下：

(1)、当执行增加网络列表方法时，执行增加命令方法；

(2)、增加命令调用增加IP获取容器组IP，并调用制作网络方法生成类似于cali-XXX的虚拟网卡并生成路由规则。

5.根据权利要求1所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器网络插件包括控制器和容器网络节点，容器控制器和网络节点均依赖于数据存储服务；

其中，控制器读取k8s的资源，读取k8s的资源包括命名空间、服务账号、网络策略、节点、容器组，更新到calico的配置文件、策略、节点及工作负载对象；

数据存储作为控制器和容器网络节点的数据库，用于存储容器网络插件的资源数据。

6.根据权利要求5所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器网络节点包括插件单元、配置单元、代理单元和BGP客户端，插件单元生成容器网络的配置文件10-calico.conflist和calico-kubeconfig，并在容器网络执行目录存放calico和IP管理组件，10-calico.conflist和calico-kubeconfig用于容器网络接口的调用；配置单元依据bird模板文件生成Bird聚合配置、IP管理配置及Bird配置文件；代理单元通过更新数据、记录状态及网卡检测方法更新每个节点上的网络接口、路由、流量管控及健康状态额信息；BGP客户端启动Brid程序，刷新本节点的bpg协议的路由规则。

7.根据权利要求1所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器网络插件的资源包括集群配置信息、ode集群节点信息、配置文件记录kubernetes集群的namespace和serviceaccount信息、工作负载记录pod信息、记录calico使用的ip池信息、策略记录kubernetes中的networkpolicy信息、BGP配置记录bgp的as号的信息、BGP节点记录bgp节点信息、代理配置记录每个节点的felix配置信息、节点连接机器端点信息、网络集合网络信息及全局网络配置全局网络策略信息。

8.根据权利要求1所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述网络带宽限制具体如下：

(a)、在cni的网络配置中增加插件bandwidth；

(b)、在pod上增加注释kubernetes.io/ingress-bandwidth和kubernetes.io/egress-bandwidth即实现pod的网络带宽限制功能。

9.根据权利要求1所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述容器组固定IP具体如下：

①、在创建pod时指定固定IP；

②、在pod中增加cni.projectcalico.org/ipAddrs的配置，该配置最多两个ip，两个ip分别为一个ipv4和一个ipv6。

10.根据权利要求1或7或8或9所述的实现云原生容器网络的方法，其特征在于，所述多IP池具体如下：

(一)、Calico支持多ip池功能，通过calicoctl命令创建自定义的ip池，并配置在calico配置文件中；

(二)、当CKE的默认ip池用完后，通过新建ip池实现节点ip的增加，calico会拉通所有ip池一起用，即使ip不在一个网段内也通过calico生成的route拉通网络；

(三)、当租户想独享一个ip段时，在namesapce上给租户分配一个ip池，并指定网络隔离策略，实现租户的pod网络隔离。

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