Kubernetes Tarmoqlari: CNI Plaginlariga Chuqur Kirish

Kubernetes konteyner orkestratsiyasida inqilob qildi, bu esa ilovalarni keng miqyosda joylashtirish va boshqarish imkonini beradi. Kubernetes tarmoqlarining markazida Konteyner Tarmoq Interfeysi (CNI) yotadi, bu Kubernetesga turli xil tarmoq yechimlari bilan ishlash imkonini beruvchi standart interfeysdir. CNI plaginlarini tushunish mustahkam va kengaytiriladigan Kubernetes muhitini yaratish uchun juda muhimdir. Ushbu keng qamrovli qo'llanma CNI plaginlarini, ularning roli, mashhur variantlari, konfiguratsiyasi va eng yaxshi amaliyotlarini batafsil o'rganadi.

Konteyner Tarmoq Interfeysi (CNI) nima?

Konteyner Tarmoq Interfeysi (CNI) - bu Cloud Native Computing Foundation (CNCF) tomonidan Linux konteynerlari uchun tarmoq interfeyslarini sozlash uchun ishlab chiqilgan spetsifikatsiyadir. U Kubernetesga turli tarmoq provayderlari bilan o'zaro aloqa qilish imkonini beruvchi standart API taqdim etadi. Ushbu standartlashtirish Kubernetesni juda moslashuvchan qiladi va foydalanuvchilarga o'z ehtiyojlariga eng mos keladigan tarmoq yechimini tanlashga imkon beradi.

CNI plaginlari quyidagi vazifalar uchun mas'uldir:

Tarmoq resurslarini ajratish: Podlarga IP manzillar va boshqa tarmoq parametrlarini tayinlash.
Konteyner tarmog'ini sozlash: Konteyner ichida tarmoq interfeyslarini o'rnatish.
Konteynerlarni tarmoqqa ulash: Konteynerlarni umumiy Kubernetes tarmog'iga integratsiya qilish.
Tarmoq resurslarini tozalash: Podlar tugatilganda resurslarni bo'shatish.

CNI Plaginlari qanday ishlaydi

Kubernetesda yangi pod yaratilganda, kubelet (har bir tugunda ishlaydigan agent) podning tarmog'ini sozlash uchun CNI plaginini chaqiradi. Jarayon odatda quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:

Kubelet pod yaratish uchun so'rov oladi.
Kubelet klaster konfiguratsiyasiga asoslanib qaysi CNI plagindan foydalanishni aniqlaydi.
Kubelet CNI plaginini chaqiradi va pod haqida, masalan, uning nom maydoni, nomi va yorliqlari kabi ma'lumotlarni taqdim etadi.
CNI plagin oldindan belgilangan IP manzillar diapazonidan pod uchun IP manzil ajratadi.
CNI plagin xost tugunida virtual tarmoq interfeysini (veth juftligi) yaratadi. Veth juftligining bir uchi podning tarmoq nom maydoniga ulanadi, ikkinchi uchi esa xostning tarmoq nom maydonida qoladi.
CNI plagin podning tarmoq nom maydonini sozlaydi, IP manzil, shlyuz va marshrutlarni o'rnatadi.
CNI plagin xost tugunidagi marshrutlash jadvallarini yangilaydi, bu esa podga va poddan keladigan trafikning to'g'ri yo'naltirilishini ta'minlaydi.

Mashhur CNI Plaginlari

Bir nechta CNI plaginlari mavjud bo'lib, ularning har biri o'ziga xos xususiyatlarga, afzalliklarga va kamchiliklarga ega. Quyida eng mashhur CNI plaginlaridan ba'zilari keltirilgan:

Calico

Umumiy ko'rinish: Calico - bu Kubernetes uchun kengaytiriladigan va xavfsiz tarmoq yechimini taqdim etuvchi keng tarqalgan CNI plagindir. U ham overlay, ham non-overlay tarmoq modellarini qo'llab-quvvatlaydi va ilg'or tarmoq siyosati xususiyatlarini taklif etadi.

Asosiy xususiyatlari:

Tarmoq siyosati: Caliconing tarmoq siyosati mexanizmi podlar uchun nozik sozlanadigan kirishni boshqarish qoidalarini belgilashga imkon beradi. Ushbu siyosatlar pod yorliqlari, nom maydonlari va boshqa mezonlarga asoslanishi mumkin.
BGP Marshrutlash: Calico BGP (Chegara Shlyuz Protokoli) dan foydalanib, pod IP manzillarini asosiy tarmoq infratuzilmasiga e'lon qilishi mumkin. Bu overlay tarmoqlariga bo'lgan ehtiyojni yo'qotadi va unumdorlikni oshiradi.
IP Manzillarni Boshqarish (IPAM): Calico o'zining IPAM tizimini o'z ichiga oladi, u podlarga avtomatik ravishda IP manzillarini ajratadi.
Shifrlash: Calico WireGuard yoki IPsec yordamida tarmoq trafigini shifrlashni qo'llab-quvvatlaydi.

Foydalanish misoli: Moliyaviy muassasa o'zining Kubernetes klasteridagi turli mikroxizmatlar o'rtasida qat'iy xavfsizlik siyosatlarini amalga oshirish uchun Calicodan foydalanmoqda. Masalan, frontend va ma'lumotlar bazasi podlari o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqani oldini olish, barcha ma'lumotlar bazasiga kirishni maxsus API qatlami orqali amalga oshirishni ta'minlash.

Flannel

Umumiy ko'rinish: Flannel - bu Kubernetes uchun overlay tarmog'ini yaratadigan oddiy va yengil CNI plagindir. Uni o'rnatish va sozlash oson, bu esa uni kichikroq joylashtirishlar yoki Kubernetes tarmoqlari bilan endi tanishayotgan foydalanuvchilar uchun mashhur tanlovga aylantiradi.

Asosiy xususiyatlari:

Overlay tarmog'i: Flannel mavjud tarmoq infratuzilmasi ustida virtual tarmoq yaratadi. Podlar bir-biri bilan ushbu overlay tarmog'i orqali aloqa qiladi.
Oddiy konfiguratsiya: Flannelni sozlash oson va minimal sozlamalarni talab qiladi.
Bir nechta backendlar: Flannel overlay tarmog'i uchun turli xil backendlarni, jumladan VXLAN, host-gw va UDPni qo'llab-quvvatlaydi.

Foydalanish misoli: Startap o'zining dastlabki Kubernetes joylashtirishi uchun uning soddaligi va sozlash osonligi tufayli Flanneldan foydalanmoqda. Ular ilg'or tarmoq xususiyatlaridan ko'ra o'z ilovalarini tezda ishga tushirishni birinchi o'ringa qo'yishadi.

Weave Net

Umumiy ko'rinish: Weave Net - bu Kubernetes uchun overlay tarmog'ini yaratadigan yana bir mashhur CNI plagindir. U avtomatik IP manzillarni boshqarish, tarmoq siyosati va shifrlash kabi bir qator xususiyatlarni taklif etadi.

Asosiy xususiyatlari:

Avtomatik IP Manzillarni Boshqarish: Weave Net podlarga avtomatik ravishda IP manzillarini tayinlaydi va IP manzillar diapazonini boshqaradi.
Tarmoq siyosati: Weave Net podlar o'rtasidagi trafikni boshqarish uchun tarmoq siyosatlarini belgilashga imkon beradi.
Shifrlash: Weave Net AES-GCM yordamida tarmoq trafigini shifrlashni qo'llab-quvvatlaydi.
Servisni topish (Service Discovery): Weave Net o'rnatilgan servisni topish imkoniyatini taqdim etadi, bu esa podlarga bir-birini osonlikcha topish va ulanish imkonini beradi.

Foydalanish misoli: Dasturiy ta'minot ishlab chiqaruvchi kompaniya o'zining ishlab chiqish va sinov muhitlari uchun Weave Netdan foydalanmoqda. Avtomatik IP manzillarni boshqarish va servisni topish xususiyatlari ushbu muhitlarda ilovalarni joylashtirish va boshqarishni soddalashtiradi.

Cilium

Umumiy ko'rinish: Cilium - bu Kubernetes uchun yuqori unumdorlikdagi tarmoq va xavfsizlikni ta'minlash uchun eBPF (kengaytirilgan Berkeley Paket Filtri) dan foydalanadigan CNI plagindir. U tarmoq siyosati, yuklama balansi va kuzatuvchanlik kabi ilg'or xususiyatlarni taklif etadi.

Asosiy xususiyatlari:

eBPF asosidagi tarmoq: Cilium yadro darajasida tarmoq va xavfsizlik siyosatlarini amalga oshirish uchun eBPFdan foydalanadi. Bu yuqori unumdorlik va kam qo'shimcha yuklamani ta'minlaydi.
Tarmoq siyosati: Cilium L7 siyosatini amalga oshirish kabi ilg'or tarmoq siyosati xususiyatlarini qo'llab-quvvatlaydi.
Yuklama balansi: Cilium Kubernetes servislar uchun o'rnatilgan yuklama balansini ta'minlaydi.
Kuzatuvchanlik: Cilium tarmoq trafigini batafsil kuzatish imkoniyatini beradi, bu sizga tarmoq muammolarini kuzatish va bartaraf etish imkonini beradi.

Foydalanish misoli: Katta elektron tijorat kompaniyasi yuqori trafik hajmini boshqarish va qat'iy xavfsizlik siyosatlarini amalga oshirish uchun Ciliumdan foydalanmoqda. eBPF asosidagi tarmoq va yuklama balansi imkoniyatlari optimal unumdorlikni ta'minlaydi, ilg'or tarmoq siyosati xususiyatlari esa potentsial tahdidlardan himoya qiladi.

To'g'ri CNI Plaginini Tanlash

Tegishli CNI plaginini tanlash sizning Kubernetes muhitingizning o'ziga xos talablariga bog'liq. Quyidagi omillarni hisobga oling:

Kengaytiriluvchanlik: CNI plagin klasteringizdagi kutilayotgan podlar va tugunlar sonini boshqara oladimi?
Xavfsizlik: CNI plagin tarmoq siyosati va shifrlash kabi zarur xavfsizlik xususiyatlarini taqdim etadimi?
Unumdorlik: CNI plagin sizning ilovalaringiz uchun maqbul unumdorlikni taklif qiladimi?
Foydalanish osonligi: CNI plaginini o'rnatish, sozlash va qo'llab-quvvatlash qanchalik oson?
Xususiyatlar: CNI plagin sizga kerak bo'lgan IP manzillarni boshqarish, servisni topish va kuzatuvchanlik kabi xususiyatlarni taqdim etadimi?
Hamjamiyat tomonidan qo'llab-quvvatlash: CNI plagin faol ravishda qo'llab-quvvatlanadimi va kuchli hamjamiyat tomonidan qo'llab-quvvatlanadimi?

Oddiy joylashtirishlar uchun Flannel yetarli bo'lishi mumkin. Qattiq xavfsizlik talablariga ega murakkabroq muhitlar uchun Calico yoki Cilium yaxshiroq tanlov bo'lishi mumkin. Weave Net xususiyatlar va foydalanish osonligi o'rtasida yaxshi muvozanatni ta'minlaydi. O'zingizning maxsus ehtiyojlaringizni baholang va talablaringizga eng mos keladigan CNI plaginini tanlang.

CNI Plaginlarini Sozlash

CNI plaginlari odatda CNI konfiguratsiya fayli yordamida sozlanadi, bu plagin sozlamalarini belgilaydigan JSON faylidir. CNI konfiguratsiya faylining joylashuvi kubeletning --cni-conf-dir bayrog'i bilan aniqlanadi. Odatiy bo'lib, bu bayroq /etc/cni/net.d ga o'rnatilgan.

CNI konfiguratsiya fayli quyidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi:

cniVersion: CNI spetsifikatsiyasi versiyasi.
name: Tarmoq nomi.
type: Foydalaniladigan CNI plaginining nomi.
capabilities: Plagin tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan imkoniyatlar ro'yxati.
ipam: IP manzillarni boshqarish uchun konfiguratsiya.
plugins: (Ixtiyoriy) Ishga tushiriladigan qo'shimcha CNI plaginlari ro'yxati.

Quyida Flannel uchun CNI konfiguratsiya fayliga misol keltirilgan:

{
  "cniVersion": "0.3.1",
  "name": "mynet",
  "type": "flannel",
  "delegate": {
    "hairpinMode": true,
    "isDefaultGateway": true
  }
}

Ushbu konfiguratsiya fayli Kubernetesga "mynet" nomli tarmoqni yaratish uchun Flannel CNI plaginidan foydalanishni aytadi. delegate bo'limi Flannel plagin uchun qo'shimcha konfiguratsiya parametrlarini belgilaydi.

Maxsus konfiguratsiya parametrlari ishlatilayotgan CNI plaginiga qarab farq qiladi. Mavjud konfiguratsiya parametrlari haqida batafsil ma'lumot olish uchun tanlagan CNI plaginining hujjatlariga murojaat qiling.

CNI Plaginining Eng Yaxshi Amaliyotlari

Mustahkam va kengaytiriladigan Kubernetes tarmoq muhitini ta'minlash uchun quyidagi eng yaxshi amaliyotlarga rioya qiling:

To'g'ri CNI plaginini tanlang: Kengaytiriluvchanlik, xavfsizlik, unumdorlik va foydalanish osonligi kabi omillarni hisobga olgan holda, o'zingizning maxsus talablaringizga eng mos keladigan CNI plaginini tanlang.
Tarmoq siyosatlaridan foydalaning: Podlar o'rtasidagi trafikni boshqarish va xavfsizlik chegaralarini belgilash uchun tarmoq siyosatlarini amalga oshiring.
Tarmoq unumdorligini kuzatib boring: Tarmoq unumdorligini kuzatish va potentsial muammolarni aniqlash uchun monitoring vositalaridan foydalaning.
CNI plaginlarini yangilab turing: Xatoliklarni tuzatish, xavfsizlik yamoqlari va yangi xususiyatlardan foydalanish uchun CNI plaginlaringizni muntazam ravishda yangilang.
Maxsus IP manzillar diapazonidan foydalaning: Boshqa tarmoqlar bilan ziddiyatlarni oldini olish uchun Kubernetes podlaringiz uchun maxsus IP manzillar diapazonini ajrating.
Kengaytiriluvchanlikni rejalashtiring: Tarmoq infratuzilmangizni kelajakdagi o'sishni hisobga olgan holda loyihalashtiring va CNI plaginingiz ortib borayotgan podlar va tugunlar sonini boshqara olishiga ishonch hosil qiling.

CNI Plaginlaridagi Nosozliklarni Bartaraf Etish

Tarmoq muammolari murakkab va bartaraf etish qiyin bo'lishi mumkin. Quyida ba'zi umumiy muammolar va ularga yondashish usullari keltirilgan:

Pod boshqa podlarga ulana olmayapti:
- Tarmoq siyosatlarini tekshiring: Tarmoq siyosatlari trafikni bloklamayotganiga ishonch hosil qiling.
- Marshrutlash jadvallarini tekshiring: Xost tugunlaridagi marshrutlash jadvallarining to'g'ri sozlanganligini tekshiring.
- DNS nomlarini aniqlashni tekshiring: Klaster ichida DNS nomlarini aniqlash to'g'ri ishlayotganiga ishonch hosil qiling.
- CNI jurnallarini tekshiring: Har qanday xato yoki ogohlantirishlar uchun CNI plaginining jurnallarini tekshiring.
Pod tashqi servislarga ulana olmayapti:
- Chiquvchi trafik qoidalarini tekshiring: Tashqi servislarga trafikka ruxsat berish uchun chiquvchi trafik qoidalarining to'g'ri sozlanganligiga ishonch hosil qiling.
- DNS nomlarini aniqlashni tekshiring: Tashqi domenlar uchun DNS nomlarini aniqlash to'g'ri ishlayotganiga ishonch hosil qiling.
- Xavfsizlik devori qoidalarini tekshiring: Xavfsizlik devori qoidalari trafikni bloklamayotganini tekshiring.
Tarmoq unumdorligi muammolari:
- Tarmoq trafigini kuzatib boring: Tarmoq trafigini kuzatish va tiqilinchlarni aniqlash uchun monitoring vositalaridan foydalaning.
- Tarmoq kechikishini tekshiring: Podlar va tugunlar o'rtasidagi tarmoq kechikishini o'lchang.
- Tarmoq konfiguratsiyasini optimallashtiring: Unumdorlikni oshirish uchun tarmoq konfiguratsiyasini optimallashtiring.

CNI va Servis Meshlar

CNI plaginlari asosiy pod tarmoqlarini boshqarsa-da, servis meshlar mikroxizmatlarni boshqarish va xavfsizligini ta'minlash uchun qo'shimcha funksionallik qatlamini taqdim etadi. Istio, Linkerd va Consul Connect kabi servis meshlar CNI plaginlari bilan birgalikda ishlaydi va quyidagi xususiyatlarni taqdim etadi:

Trafikni boshqarish: Marshrutlash, yuklama balansi va trafikni shakllantirish.
Xavfsizlik: O'zaro TLS autentifikatsiyasi, avtorizatsiya va shifrlash.
Kuzatuvchanlik: Metrikalar, treysing va jurnallar.

Servis meshlar odatda har bir podga yon vagon (sidecar) proksini kiritadi, u barcha tarmoq trafigini ushlab oladi va servis mesh siyosatlarini qo'llaydi. CNI plagin yon vagon proksi uchun asosiy tarmoq ulanishini o'rnatish uchun mas'uldir, servis mesh esa murakkabroq trafikni boshqarish va xavfsizlik xususiyatlarini boshqaradi. Xavfsizlik, kuzatuvchanlik va nazoratni kuchaytirish uchun murakkab mikroxizmat arxitekturalari uchun servis meshlarni ko'rib chiqing.

Kubernetes Tarmoqlarining Kelajagi

Kubernetes tarmoqlari doimiy ravishda rivojlanib bormoqda, har doim yangi texnologiyalar va xususiyatlar paydo bo'lmoqda. Kubernetes tarmoqlaridagi asosiy tendentsiyalardan ba'zilari:

eBPF: eBPF yuqori unumdorligi va kam qo'shimcha yuklamasi tufayli Kubernetesda tarmoq va xavfsizlik siyosatlarini amalga oshirish uchun tobora ommalashib bormoqda.
Servis Mesh Integratsiyasi: CNI plaginlari va servis meshlar o'rtasidagi yaqinroq integratsiya mikroxizmatlarni boshqarish va xavfsizligini yanada soddalashtirishi kutilmoqda.
Ko'p klasterli tarmoqlar: Tashkilotlar ko'p klasterli arxitekturalarni tobora ko'proq qabul qilgani sari, bir nechta Kubernetes klasterlari bo'ylab tarmoqlarni ulash va boshqarish uchun yechimlar muhimroq bo'lib bormoqda.
Bulutga Asoslangan Tarmoq Funksiyalari (CNFs): 5G va boshqa ilg'or tarmoq texnologiyalarining qabul qilinishi bilan, tarmoq funksiyalarini joylashtirish va boshqarish uchun Kubernetesdan foydalanish tobora kuchayib bormoqda.

Xulosa

CNI plaginlarini tushunish mustahkam va kengaytiriladigan Kubernetes muhitini yaratish va boshqarish uchun zarurdir. To'g'ri CNI plaginini tanlash, uni to'g'ri sozlash va eng yaxshi amaliyotlarga rioya qilish orqali siz Kubernetes ilovalaringiz muvaffaqiyatga erishishi uchun zarur bo'lgan tarmoq ulanishi va xavfsizlikka ega bo'lishini ta'minlay olasiz. Kubernetes tarmoqlari rivojlanishda davom etar ekan, so'nggi tendentsiyalar va texnologiyalardan xabardor bo'lish ushbu kuchli konteyner orkestratsiya platformasining afzalliklarini maksimal darajada oshirish uchun juda muhim bo'ladi. Kichik miqyosdagi joylashtirishlardan tortib bir necha qit'ani qamrab olgan yirik korporativ muhitlargacha, CNI plaginlarini o'zlashtirish Kubernetes tarmoqlarining haqiqiy salohiyatini ochib beradi.