CN111327640A - 一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，具体包括以下步骤：S1、启动“网络服务端”程序，连接到Kubernetes集群，本发明涉及互联网技术领域。该在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，在Kubernetes集群中，为Pod配置IPv6网络协议的功能由独立的网络管理模块来实现，包括：“网络服务端”、“网络插件”，其中，通过双协议栈技术，让Pod既能与支持IPv4协议的节点通信,又能与支持IPv6协议的节点通信，当从IPv4网络协议升级到IPv6网络协议的过程中，通过双协议栈的方式，逐步完成网络协议栈的替换与升级，可以降低升级的风险、减少改造成本，而让Kubernetes Pod支持双协议栈，可以保证支持IPv6协议的应用在部署到Kubernetes集群中时，依然能够保留对原来网络通信协议的支持。

Description

一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体为一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法。

背景技术

Kubernetes是一款主流的容器编排管理系统，作为一个开源的平台，可以实现容器服务的自动化部署、自动扩缩容、维护等功能，通过Kubernetes可以实现快速部署应用、快速扩展应用、无缝对接新的应用功能，到达节省资源、优化硬件使用率、提高应用管理效率等目标，在当前机房网络规划过程中，为解决IPv4地址短缺的问题，在逐步的推动IPv6网络改造的进程，使用IPv6的优势包括：可分配的地址数量多，不用担心地址枯竭的问题、简短的报头，更快的传输速度、更安全的传输方式等，随着应用逐步完成IPv6的改造，为保证应用迁移到Kubernetes集群之上时，能够继续使用IPv6网络协议进行通信，减少迁移成本，需要对Kubernetes集群中的网络组件进行扩展，让其支持使用IPv6网络协议进行通信。

当前Kubernetes集群中的网络插件并没有支持Macvlan的IPv6网络协议，因此，基于原生的Kubernetes的网络使用方式存在缺陷，需要进行改进。。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，解决了当前Kubernetes集群中的网络插件不支持Macvlan的IPv6网络协议，基于原生Kubernetes网络使用方式存在缺陷的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，具体包括以下步骤：

S1、启动“网络服务端”程序，连接到Kubernetes集群，使用Watch机制，实时监控Kubernetes集群中Deployment、Pod资源的变更，并将Pod资源的配置存入到本地内存缓存中，同时连接到Mysql数据库集群，用于获取管理员配置的网络配置数据；

S2、启动“网络服务端”程序的Web管理界面，用于对外提供Pod网络的操作界面；

S3、在Pod网络管理系统的网络管理控制层面中分别进行网络初始化和IPv6地址分配：

（1）网络初始化，首先管理员通过网络系统管理界面创建网络的功能创建IPv6网络，由“网络服务端”程序操作Kubernetes集群中从节点上Docker服务的接口，根据用户指定的IPv4及IPv6网络配置，创建指定的Docker网络资源，并返回创建结果，而后，将用户创建的网络数据写入到Mysql数据库集群中，完成Pod的IPv6网络创建流程；

（2）Pod的IPv6地址分配功能，在“网络插件”调用“网络服务端”程序的ADD接口时，根据调用传入的参数，到数据库中查询为Pod分配的IPv4地址信息，将IPv4地址转换为IPv6地址，为Pod生成IPv6地址后，更新数据库中Pod的IP分配记录，并将IPv6网络配置返回给“网络插件”；

S4、在网络管理配置层面中，具体工作流程如下，在Kubelet接收到创建Pod的请求时，判断Pod的网络类型，“网络插件”获取到Pod的属性配置，并调用“网络服务端”的ADD接口，获取Pod的IPv6网络配置，接着根据Pod的网络实现机制，切换到Pod的Network Namespace中，启动Pod中的网络接口，配置IPv4与IPv6地址，同时配置IPv6路由条目，完成Pod的IPv6网络配置后，将配置结果返回给Kubelet服务，通过上述操作，完成Pod的IPv6网络协议的设置。

优选的，所述步骤S1中，当初始化失败时，服务端程序异常退出。

优选的，所述步骤S2中，当启动失败时，服务端程序异常退出。

优选的，所述步骤S3中，当节点上的Docker网络资源创建完成后，给该从节点打上Labels，用于标识该节点上已经成功创建Docker网络。

优选的，所述步骤S3中，IPv4地址转换为IPv6地址的具体步骤为：

（1）将分配给容器IPv4地址的主机段地址填充到IPv6的接口ID段；

（2）将容器IPv6网关地址取IPv4网络中第一个可用的地址，即XX::1/64；

（3）将IPv6地址子网前缀的第一段由用户配置，并且与IPv4网络对应，通过平台可以进行配置，比如：设置为fd00；

（4）Pod中同一个接口，在开启IPv6配置的情况下，为该接口配置IPv4网络并同时配置对应的IPv6网络，以让Pod能够使用IPv6网络协议进行通信。

优选的，所述步骤S4中，判断Pod的网络类型为HostNetwork类型时，则不调用“网络插件”为Pod创建网络，判断Pod的网络类型为CNI时，调用“网络插件”为Pod配置IPv6网络。

优选的，所述步骤S4中，Pod的网络实现机制即Linux Network Namespace技术。

优选的，所述步骤S4中，IPv6路由条目包括：IPv6网段路由条目、默认的IPv6路由条目。

（三）有益效果

本发明提供了一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

（1）、该在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，通过在Kubernetes集群中，为Pod配置IPv6网络协议的功能由独立的网络管理模块来实现，包括：“网络服务端”、“网络插件”，其中，使用双协议栈技术让Pod支持IPv6网络协议，双协议栈技术指在Pod中的一个网络接口上同时启用IPv4协议栈和IPv6协议栈，即在Pod网络接口上同时配置IPv4地址与IPv6地址，这样的话，Pod既能和IPv4网络通信，又能和IPv6网络通信，Pod配置的IPv6地址通过IPv4地址转换而来，当Pod需要支持IPv6网络协议时，由用户开启相应的开关，平台会自动的为Pod配置IPv4地址与IPv4路由条目、IPv6地址与IPv6路由条目，通过双协议栈技术，让Pod既能与支持IPv4协议的节点通信,又能与支持IPv6协议的节点通信，当从IPv4网络协议升级到IPv6网络协议的过程中，通过双协议栈的方式，逐步完成网络协议栈的替换与升级，可以降低升级的风险、减少改造成本，而让Kubernetes Pod支持双协议栈，可以保证支持IPv6协议的应用在部署到Kubernetes集群中时，依然能够保留对原来网络通信协议的支持。

（2）、该在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，通过“网络服务端”与“网络插件”使用RESTful接口进行通信，当Kubelet调用“网络插件”为Pod配置网络地址时，“网络插件”根据Pod的IPv4网络配置获取IPv6网络配置，根据Pod网络底层实现使用的NetworkNamespace机制，切换到Pod的Network Namespace中为Pod中指定的接口配置IPv6协议配置，包括：接口IPv6地址、IPv6路由条目，并向Kubelet服务返回Pod网络的配置结果。

附图说明

图1为本发明在Kubernetes中Pod设置IPv6方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，具体包括以下步骤：

S1、启动“网络服务端”程序，连接到Kubernetes集群，使用Watch机制，实时监控Kubernetes集群中Deployment、Pod资源的变更，并将Pod资源的配置存入到本地内存缓存中，同时连接到Mysql数据库集群，用于获取管理员配置的网络配置数据；

S2、启动“网络服务端”程序的Web管理界面，用于对外提供Pod网络的操作界面；

S3、在Pod网络管理系统的网络管理控制层面中分别进行网络初始化和IPv6地址分配：

（3）网络初始化，首先管理员通过网络系统管理界面创建网络的功能创建IPv6网络，由“网络服务端”程序操作Kubernetes集群中从节点上Docker服务的接口，根据用户指定的IPv4及IPv6网络配置，创建指定的Docker网络资源，并返回创建结果，而后，将用户创建的网络数据写入到Mysql数据库集群中，完成Pod的IPv6网络创建流程；

（4）Pod的IPv6地址分配功能，在“网络插件”调用“网络服务端”程序的ADD接口时，根据调用传入的参数，到数据库中查询为Pod分配的IPv4地址信息，将IPv4地址转换为IPv6地址，为Pod生成IPv6地址后，更新数据库中Pod的IP分配记录，并将IPv6网络配置返回给“网络插件”；

S4、在网络管理配置层面中，具体工作流程如下，在Kubelet接收到创建Pod的请求时，判断Pod的网络类型，“网络插件”获取到Pod的属性配置，并调用“网络服务端”的ADD接口，获取Pod的IPv6网络配置，接着根据Pod的网络实现机制，切换到Pod的Network Namespace中，启动Pod中的网络接口，配置IPv4与IPv6地址，同时配置IPv6路由条目，完成Pod的IPv6网络配置后，将配置结果返回给Kubelet服务，通过上述操作，完成Pod的IPv6网络协议的设置。

本发明中，步骤S1中，当初始化失败时，服务端程序异常退出。

本发明中，步骤S2中，当启动失败时，服务端程序异常退出。

本发明中，步骤S3中，当节点上的Docker网络资源创建完成后，给该从节点打上Labels，用于标识该节点上已经成功创建Docker网络。

本发明中，步骤S3中，IPv4地址转换为IPv6地址的具体步骤为：

（1）将分配给容器IPv4地址的主机段地址填充到IPv6的接口ID段；

（2）将容器IPv6网关地址取IPv4网络中第一个可用的地址，即XX::1/64；

（3）将IPv6地址子网前缀的第一段由用户配置，并且与IPv4网络对应，通过平台可以进行配置，比如：设置为fd00；

（4）Pod中同一个接口，在开启IPv6配置的情况下，为该接口配置IPv4网络并同时配置对应的IPv6网络，以让Pod能够使用IPv6网络协议进行通信。

本发明中，步骤S4中，判断Pod的网络类型为HostNetwork类型时，则不调用“网络插件”为Pod创建网络，判断Pod的网络类型为CNI时，调用“网络插件”为Pod配置IPv6网络。

本发明中，步骤S4中，Pod的网络实现机制即Linux Network Namespace技术。

本发明中，步骤S4中，IPv6路由条目包括：IPv6网段路由条目、默认的IPv6路由条目。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、启动“网络服务端”程序，连接到Kubernetes集群，使用Watch机制，实时监控Kubernetes集群中Deployment、Pod资源的变更，并将Pod资源的配置存入到本地内存缓存中，同时连接到Mysql数据库集群，用于获取管理员配置的网络配置数据；

S2、启动“网络服务端”程序的Web管理界面，用于对外提供Pod网络的操作界面；

S3、在Pod网络管理系统的网络管理控制层面中分别进行网络初始化和IPv6地址分配：

网络初始化，首先管理员通过网络系统管理界面创建网络的功能创建IPv6网络，由“网络服务端”程序操作Kubernetes集群中从节点上Docker服务的接口，根据用户指定的IPv4及IPv6网络配置，创建指定的Docker网络资源，并返回创建结果，而后，将用户创建的网络数据写入到Mysql数据库集群中，完成Pod的IPv6网络创建流程；

Pod的IPv6地址分配功能，在“网络插件”调用“网络服务端”程序的ADD接口时，根据调用传入的参数，到数据库中查询为Pod分配的IPv4地址信息，将IPv4地址转换为IPv6地址，为Pod生成IPv6地址后，更新数据库中Pod的IP分配记录，并将IPv6网络配置返回给“网络插件”；

S4、在网络管理配置层面中，具体工作流程如下，在Kubelet接收到创建Pod的请求时，判断Pod的网络类型，“网络插件”获取到Pod的属性配置，并调用“网络服务端”的ADD接口，获取Pod的IPv6网络配置，接着根据Pod的网络实现机制，切换到Pod的Network Namespace中，启动Pod中的网络接口，配置IPv4与IPv6地址，同时配置IPv6路由条目，完成Pod的IPv6网络配置后，将配置结果返回给Kubelet服务，通过上述操作，完成Pod的IPv6网络协议的设置。

2.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S1中，当初始化失败时，服务端程序异常退出。

3.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S2中，当启动失败时，服务端程序异常退出。

4.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S3中，当节点上的Docker网络资源创建完成后，给该从节点打上Labels，用于标识该节点上已经成功创建Docker网络。

5.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S3中，IPv4地址转换为IPv6地址的具体步骤为：

（1）将分配给容器IPv4地址的主机段地址填充到IPv6的接口ID段；

（2）将容器IPv6网关地址取IPv4网络中第一个可用的地址，即XX::1/64；

（3）将IPv6地址子网前缀的第一段由用户配置，并且与IPv4网络对应，通过平台可以进行配置，比如：设置为fd00；

（4）Pod中同一个接口，在开启IPv6配置的情况下，为该接口配置IPv4网络并同时配置对应的IPv6网络，以让Pod能够使用IPv6网络协议进行通信。

6.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S4中，判断Pod的网络类型为HostNetwork类型时，则不调用“网络插件”为Pod创建网络，判断Pod的网络类型为CNI时，调用“网络插件”为Pod配置IPv6网络。

7.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S4中，Pod的网络实现机制即Linux Network Namespace技术。

8.根据权利要求1所述的一种在Kubernetes中Pod设置IPv6的方法，其特征在于：所述步骤S4中，IPv6路由条目包括：IPv6网段路由条目、默认的IPv6路由条目。

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