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概念

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IPv4/IPv6 双协议栈

FEATURE STATE: Kubernetes v1.16 alpha
该功能目前处于 alpha 状态，意味着：

  • 版本名称包含 alpha（例如 v1alpha1）。
  • 可能存在问题，启用该功能可能会暴露 bug。默认情况下被禁用。
  • 对该功能的支持可能在任何时候被取消，而不另行通知。
  • API 可能会在以后的软件版本中以不兼容的方式被更改，而不另行通知。
  • 建议仅在短期测试集群中使用该功能，这是因为使用该功能会增加出现 bug 的风险，而且缺乏长期支持。

IPv4/IPv6 双协议栈能够将 IPv4 和 IPv6 地址分配给 PodsPod 是 Kubernetes 的原子对象。Pod 表示您的集群上一组正在运行的容器。 和 ServicesA way to expose an application running on a set of Pods as a network service. 。

如果你为 Kubernetes 集群启用了 IPv4/IPv6 双协议栈网络，则该集群将支持同时分配 IPv4 和 IPv6 地址。

支持的功能

在 Kubernetes 集群上启用 IPv4/IPv6 双协议栈可提供下面的功能：

  • 双协议栈 pod 网络 (每个 pod 分配一个 IPv4 和 IPv6 地址)
  • IPv4 和 IPv6 启用的服务 (每个服务必须是一个单独的地址族)
  • Kubenet 多地址族支持（IPv4 和 IPv6）
  • Pod 的集群外出口通过 IPv4 和 IPv6 路由

先决条件

为了使用 IPv4/IPv6 双栈的 Kubernetes 集群，需要满足以下先决条件：

  • Kubernetes 1.16 版本及更高版本
  • 提供商支持双协议栈网络（云提供商或其他提供商必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口）
  • Kubenet 网络插件
  • Kube-proxy 运行在 IPVS 模式

启用 IPv4/IPv6 双协议栈

要启用 IPv4/IPv6 双协议栈，为集群的相关组件启用 IPv6DualStack 特性门控，并且设置双协议栈的集群网络分配：

  • kube-controller-manager:
    • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
    • --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR> eg. --cluster-cidr=10.244.0.0/16,fc00::/24
    • --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
  • kubelet:
    • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
  • kube-proxy:
    • --proxy-mode=ipvs
    • --cluster-cidrs=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
    • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
警告:

如果命令行的 --cluster-cidr 指定大于 /24 的 IPv6 地址块，地址分配将失败。

服务

如果你的集群启用了 IPv4/IPv6 双协议栈网络，则可以使用 IPv4 或 IPv6 地址来创建 ServicesA way to expose an application running on a set of Pods as a network service. 。你可以通过设置服务的 .spec.ipFamily 字段来选择服务的集群 IP 的地址族。你只能在创建新服务时设置该字段。.spec.ipFamily 字段的设置是可选的，并且仅当你计划在集群上启用 IPv4 和 IPv6 的 ServicesA way to expose an application running on a set of Pods as a network service. 和 IngressesIngress 是对集群中服务的外部访问进行管理的 API 对象，典型的访问方式是 HTTP。 。对于出口流量，该字段的配置不是必须的。

注意：

集群的默认地址族是第一个服务集群 IP 范围的地址族，该地址范围通过 kube-controller-manager 上的 --service-cluster-ip-range 标志设置。

你可以设置 .spec.ipFamily 为：

  • IPv4：API 服务器将从 service-cluster-ip-range 中分配 ipv4 地址
  • IPv6：API 服务器将从 service-cluster-ip-range 中分配 ipv6 地址

以下服务规约不包含 ipFamily 字段。Kubernetes 将从最初配置的 service-cluster-ip-range 范围内分配一个 IP 地址（也称作“集群 IP”）给该服务。

service/networking/dual-stack-default-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

以下服务规约不包含 ipFamily 字段。Kubernetes 将从已配置的 service-cluster-ip-range 范围内分配一个 IPv6 地址（也称作“集群 IP”）给该服务。

service/networking/dual-stack-ipv6-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  ipFamily: IPv6
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

为了进行比较，将从已配置的 service-cluster-ip-range 向该服务分配以下 IPV4 地址（也称为“集群 IP”）。

service/networking/dual-stack-ipv4-svc.yaml 
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  ipFamily: IPv4
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

负载均衡器类型

在支持启用了 IPv6 的外部服务均衡器的云驱动上，除了将 ipFamily 字段设置为 IPv6，将 type 字段设置为 LoadBalancer，为你的服务提供云负载均衡。

出口流量

公共路由和非公共路由的 IPv6 地址块的使用是可以的。提供底层 CNI容器网络接口 (CNI) 插件是遵循 appc/CNI 协议的一类网络插件。 的提供程序可以实现这种传输。如果你拥有使用非公共路由 IPv6 地址的 Pod，并且希望该 Pod 到达集群外目的（比如，公共网络），你必须为出口流量和任何响应消息设置 IP 伪装。ip-masq-agent 可以感知双栈，所以你可以在双栈集群中使用 ip-masq-agent 来进行 IP 伪装。

已知问题

  • IPv6 网络块分配使用默认的 IPv4 CIDR 块大小（/24）
  • Kubenet 强制 IPv4，IPv6 的 IPs 位置报告 (–cluster-cidr)
  • 如果 EndpointSlice 特性门控启用，则双栈网络不起作用。

接下来

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