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Kubernetes 1.23:IPv4/IPv6 双协议栈网络达到 GA

作者: Bridget Kromhout (微软)

“Kubernetes 何时支持 IPv6?” 自从 k8s v1.9 版本中首次添加对 IPv6 的 alpha 支持以来,这个问题的讨论越来越频繁。 虽然 Kubernetes 从 v1.18 版本开始就支持纯 IPv6 集群,但当时还无法支持 IPv4 迁移到 IPv6。 IPv4/IPv6 双协议栈网络 在 Kubernetes v1.23 版本中进入正式发布(GA)阶段。

让我们来看看双协议栈网络对你来说意味着什么?

更新 Service API

Services 在 1.20 版本之前是单协议栈的, 因此,使用两个 IP 协议族意味着需为每个 IP 协议族创建一个 Service。在 1.20 版本中对用户体验进行简化, 重新实现了 Service 以支持两个 IP 协议族,这意味着一个 Service 就可以处理 IPv4 和 IPv6 协议。 对于 Service 而言,任意的 IPv4 和 IPv6 协议组合都可以实现负载均衡。

Service API 现在有了支持双协议栈的新字段,取代了单一的 ipFamily 字段。

  • 你可以通过将 ipFamilyPolicy 字段设置为 SingleStackPreferDualStackRequireDualStack 来设置 IP 协议族。Service 可以在单协议栈和双协议栈之间进行转换(在某些限制内)。
  • 设置 ipFamilies 为指定的协议族列表,可用来设置使用协议族的顺序。
  • 'clusterIPs' 的能力在涵盖了之前的 'clusterIP'的情况下,还允许设置多个 IP 地址。 所以不再需要运行重复的 Service,在两个 IP 协议族中各运行一个。你可以在两个 IP 协议族中分配集群 IP 地址。

请注意,Pods 也是双协议栈的。对于一个给定的 Pod,不可能在同一协议族中设置多个 IP 地址。

默认行为仍然是单协议栈

从 1.20 版本开始,重新实现的双协议栈服务处于 Alpha 阶段,无论集群是否配置了启用双协议栈的特性标志, Kubernetes 的底层网络都已经包括了双协议栈。

Kubernetes 1.23 删除了这个特性标志,说明该特性已经稳定。 如果你想要配置双协议栈网络,这一能力总是存在的。 你可以将集群网络设置为 IPv4 单协议栈 、IPv6 单协议栈或 IPV4/IPV6 双协议栈 。

虽然 Service 是根据你的配置设置的,但 Pod 默认是由 CNI 插件设置的。 如果你的 CNI 插件分配单协议栈 IP,那么就是单协议栈,除非 ipFamilyPolicy 设置为 PreferDualStackRequireDualStack。 如果你的 CNI 插件分配双协议栈 IP,则 pod.status.PodIPs 默认为双协议栈。

尽管双协议栈是可用的,但并不强制你使用它。 在双协议栈服务配置 文档中的示例列出了可能出现的各种场景.

现在尝试双协议栈

虽然现在上游 Kubernetes 支持双协议栈网络 作为 GA 或稳定特性,但每个提供商对双协议栈 Kubernetes 的支持可能会有所不同。节点需要提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口。 Pod 需要是双协议栈的。网络插件 是用来为 Pod 分配 IP 地址的,所以集群需要支持双协议栈的网络插件。一些容器网络接口(CNI)插件支持双协议栈,例如 kubenet。

支持双协议栈的生态系统在不断壮大;你可以使用 kubeadm 创建双协议栈集群, 在本地尝试用 KIND 创建双协议栈集群, 还可以将双协议栈集群部署到云上(在查阅 CNI 或 kubenet 可用性的文档之后)

加入 Network SIG

SIG-Network 希望从双协议栈网络的社区体验中学习,以了解更多不断变化的需求和你的用例信息。 SIG-network 更新了来自 KubeCon 2021 北美大会的视频 总结了 SIG 最近的更新,包括双协议栈将在 1.23 版本中稳定。

当前 SIG-Network 在 GitHub 上的 KEPsissues 说明了该 SIG 的重点领域。双协议栈 API 服务器 是一个考虑贡献的方向。

SIG-Network 会议 是一个友好、热情的场所,你可以与社区联系并分享你的想法。期待你的加入!

致谢

许多 Kubernetes 贡献者为双协议栈网络做出了贡献。感谢所有贡献了代码、经验报告、文档、代码审查以及其他工作的人。 Bridget Kromhout 在 Kubernetes的双协议栈网络 中详细介绍了这项社区工作。Tim Hockin 和 Khaled (Kal) Henidak 在 2019 年的 KubeCon 大会演讲 (Kubernetes 通往 IPv4/IPv6 双协议栈的漫漫长路) 和 Lachlan Evenson 在 2021 年演讲(我们来啦,Kubernetes 双协议栈网络) 中讨论了双协议栈的发展旅程,耗时 5 年和海量代码。