CN115314353A - 一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法 - Google Patents

一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及容器网络技术领域，提供一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法，本发明的装置包括：网络编排层，包括网络控制器、ip管理模块和MySQL，其中，网络控制器用于获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中，配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；MySQL用于持久化网络控制器的配置数据；网络转发层，由开源SDN控制器OVN构成，用于存储网络控制器创建的逻辑端口；基础设施层，包括kubernetes API server和CNI，其中，kubernetes API server用于接收创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；CNI插件用于通过参数解析，为pod配置网卡。本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法，可以为达到一个pod同时加入多个子网的效果。

Description

一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法
技术领域
本发明涉及容器网络技术领域，尤其涉及一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法。
背景技术
Kubernetes是一个全新的基于容器技术的分布式架构解决方案，是Google开源的一个容器集群管理系统。Kubernetes本身不提供网络解决方案，但是提供了CNI规范。这些规范被许多CNI插件(例如WeaveNet，Flannel，Calico等)遵守。CNI插件通过实现CNI规范，来提供对容器网络的配置功能，可以创建管理容器网卡、配置容器DNS、配置容器路由、为容器分配IP等。
目前主流的开源网络CNI插件都支持为pod添加网卡，比如kube-ovn，就是通过将ip或mac直接写在pod的annotation属性里，来实现pod和ip/mac关系的绑定。该方案可以满足简单的固定ip的网络需求，但随着网络复杂度提升，一个pod加入多个网络的需求也被提了出来。比如，某些场景下，要求一个网络的流量经过pod处理以后再将流量引入到另外一个网络中去，这就要求pod同时加入两个不同的网络，同时还要保证pod在异常重启过程中保证ip地址和mac的不变。此时就产生一个pod多张网卡并且网卡加入不同子网的需求。
因此，如何提供一种pod同时加入不同网络的方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明主要解决的是传统方案中pod只能加入一个网络的问题。
一方面，本发明提供一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，包括：
网络编排层，包括网络控制器、ip管理模块和MySQL，其中，网络控制器用于获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中，配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；ip管理模块用于接收网络控制器的请求，生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；MySQL用于持久化网络控制器的配置数据；
网络转发层，由开源SDN控制器OVN构成，开源SDN控制器OVN的北向数据库用于存储网络控制器创建的逻辑端口；
基础设施层，包括kubernetes API server和CNI，其中，kubernetes API server用于接收创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；CNI插件用于根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置中，网络控制器用于根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求，为ip管理模块返回的多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置中，网络控制器用于通过创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中对开源SDN控制器OVN将进行配置，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置中，网络控制器还用于创建yaml文件，并将生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里，采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置中，MySQL用于持久化网络控制器的配置数据，保存多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系。
另一方面，本发明提供一种基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，包括：
步骤S1：通过网络控制器获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中；
步骤S2：通过网络控制器配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；
步骤S3：通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；
步骤S4：CNI插件根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的方法中，步骤S1，包括：
步骤S11：网络控制器根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求；
步骤S12：ip管理模块接收请求后生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；
步骤S13：网络控制器为多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的方法中，步骤S2，包括：网络控制器创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的方法中，步骤S3，包括：
步骤S31：网络控制器创建yaml文件，并将步骤S13生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里；便于CNI插件后续通过pod来获取ip和mac信息；
步骤S32：网络控制器采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求；
步骤S33：Kubernetes API server收到创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；
进一步地，本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的方法中，步骤S4，包括：CNI插件收到配置网卡的请求后，从pod信息中获取annotation属性保存的id，通过查找SDN控制器OVN的北向数据库获取ip和mac，根据获取的id、ip和mac信息为pod添加多张网卡。
本发明基于kubernetes实现单pod多网卡的装置和方法，具有以下有益效果：
1.可以为pod配置一个或多个网卡，每张网卡属于独立的子网，达到一个pod同时加入一个或多个子网的效果。
2.引入MySQL数据库，网络相关数据持久化在硬盘中，即使pod生命周期内发生异常需要重建，也可以保证ip和mac地址不变。
3.使用MySQL存储数据，在大规模场景下能够降低对kubernetes API server的压力。避免引入新的CRD来保存网卡配置时对数据的增删改查都需要通过kubernetes APIserver的不足。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明示例性第一实施例基于kubernetes实现单pod多网卡的装置的架构图。
图2为本发明示例性第二实施例基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图。
图3为本发明示例性第三实施例基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图。
图4为本发明示例性第四实施例基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图。
图5为本发明示例性第五实施例基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
以下各实施例中涉及的名词解释如下：
MySQL：一种关系型数据库管理系统。
开源SDN控制器OVN：OVN(Open virtual Network)是Open vSwitch的守护进程，它将网络配置转换为OpenFlow。OVN提供了比Open vSwitch更高一层的抽象，可以通过配置逻辑路由器或逻辑交换机而非流表来配置网络。
Kubernetes API server：Kubernetes API Server是整个kubernetes集群控制面的api网关，核心功能是提供Kubernetes各类资源对象的增、删、改、查及watch等HTTP REST接口，是集群内各个功能模块之间数据交互和通信中心枢纽。
yaml文件：是一种配置文件，kubernetes使用yaml文件编排部署应用。
北向数据库：是OVN的组件之一，是配置OVN的入口，用于描述逻辑网络组件，如：逻辑路由器，逻辑交换机，逻辑端口等。
CNI:Container Network Interface，是容器网络的API接口，由Google和CoreOs联合定制的网络标准。
CNI插件：实现了CNI API接口的网络插件，常见的CNI插件包括Calico,flannel等。
pod:pod由一个或多个容器组成，是kubernetes中创建和管理的最小可部署的计算单元。
图1为根据本发明示例性第一实施例的一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置的架构图，如图1所示，本实施例的装置，包括：
网络编排层，包括网络控制器、ip管理模块和MySQL，其中，网络控制器用于获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中，配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；ip管理模块用于接收网络控制器的请求，生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；MySQL用于持久化网络控制器的配置数据；
网络转发层，由开源SDN控制器OVN构成，开源SDN控制器OVN的北向数据库用于存储网络控制器创建的逻辑端口；
基础设施层，包括kubernetes API server和CNI，其中，kubernetes API server用于接收创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；CNI插件用于根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
本实施例的装置中，网络控制器用于根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求，为ip管理模块返回的多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
本实施例的装置中，网络控制器用于通过创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中对开源SDN控制器OVN将进行配置，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
本实施例的装置中，网络控制器还用于创建yaml文件，并将生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里，采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求。
本实施例的装置中，MySQL用于持久化网络控制器的配置数据，保存多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系。
图2为根据本发明示例性第二实施例的一种基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图，如图2所示，本实施例的方法，包括：
步骤S1：通过网络控制器获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中；
步骤S2：通过网络控制器配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；
步骤S3：通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；
步骤S4：CNI插件根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
本实施例方法中，步骤S2，包括：网络控制器创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
本实施例方法中，步骤S4，包括：CNI插件收到配置网卡的请求后，从pod信息中获取annotation属性保存的id，通过查找SDN控制器OVN的北向数据库获取ip和mac，根据获取的id、ip和mac信息为pod添加多张网卡。
图3为根据本发明示例性第三实施例的一种基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图，本实施例是图2所示方法的优选实施例，如图3所示，本实施例方法的步骤S1，包括：
步骤S11：网络控制器根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求；
步骤S12：ip管理模块接收请求后生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；
步骤S13：网络控制器为多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
图4为根据本发明示例性第四实施例的一种基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图，本实施例是如2所示方法的优选实施例，如图4所示，本实施例方法的步骤S3，包括：
步骤S31：网络控制器创建yaml文件，并将步骤S13生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里；便于CNI插件后续通过pod来获取ip和mac信息；
步骤S32：网络控制器采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求；
步骤S33：Kubernetes API server收到创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求。
图5为根据本发明实例第五实施例的一种基于kubernetes实现单pod多网卡的方法的流程图，本实施例是图2所示方法的优选实施例，如图5所示，本实施例方法按以下方式实现：
1.网络控制器根据需要的pod网卡数量向IP管理模块发送IP和MAC地址请求；
2.IP管理模块收到请求后生成多组IP和MAC地址，并将多组IP和MAC地址返回至网络控制器；
3.网络控制器为多组IP和MAC地址生成对应的多组id，将多组IP和MAC地址保存至MySQL中；
4.网络控制器通过配置开源SDN控制器OVN为Kubernetes打通网络；
5.网络控制器创建yaml文件，并将步骤S3生成的id保存在yaml文件的annotation属性里；
6.网络控制器采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求；
7.Kubernetes API server收到创建pod的请求后进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；
8.CNI插件收到配置网卡的请求后，从pod信息中获取annotation属性保存的id，通过查找SDN控制器OVN的北向数据库获取ip和mac，根据获取的id、ip和mac信息为pod添加多张网卡。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，其特征在于，所述装置，包括：
网络编排层，包括网络控制器、ip管理模块和MySQL，其中，网络控制器用于获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中，配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；ip管理模块用于接收网络控制器的请求，生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；MySQL用于持久化网络控制器的配置数据；
网络转发层，由开源SDN控制器OVN构成，开源SDN控制器OVN的北向数据库用于存储网络控制器创建的逻辑端口；
基础设施层，包括kubernetes API server和CNI，其中，kubernetes API server用于接收创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求；CNI插件用于根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
2.根据权利要求1所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，其特征在于，网络控制器用于根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求，为ip管理模块返回的多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
3.根据权利要求1所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，其特征在于，网络控制器还用于通过创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中对开源SDN控制器OVN将进行配置，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
4.根据权利要求1所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，其特征在于，网络控制器还用于创建yaml文件，并将生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里，采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求。
5.根据权利要求1所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的装置，其特征在于，MySQL用于持久化网络控制器的配置数据，保存多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系。
6.一种基于权利要求1-5任一所述装置的基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，其特征在于，所述方法，包括：
步骤S1：通过网络控制器获取配置数据，将配置数据持久化至MySQL中；
步骤S2：通过网络控制器配置开源SDN控制器OVN，为Kubernetes打通网络；
步骤S3：通过网络控制器向kubernetes API server发送配置网卡的请求；
步骤S4：CNI插件根据接收的配置网卡的请求，通过参数解析，为pod配置网卡。
7.根据权利要求6所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，其特征在于，步骤S1，包括：
步骤S11：网络控制器根据需要的pod网卡数量向ip管理模块发送ip和mac地址请求；
步骤S12：ip管理模块接收请求后生成多组ip和mac地址，并将多组ip和mac地址返回至网络控制器；
步骤S13：网络控制器为多组ip和mac地址生成对应的多组id，将多组ip和mac地址以及多组id-ip-mac的映射关系保存至MySQL中。
8.根据权利要求6所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，其特征在于，步骤S2，包括：网络控制器创建逻辑端口并将创建的逻辑端口存储在SDN控制器OVN的北向数据库中，其中，逻辑端口作为网络接入点，保存ip和mac信息。
9.根据权利要求6所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，其特征在于，步骤S3，包括：
步骤S31：网络控制器创建yaml文件，并将步骤S13生成的多组id保存在yaml文件的annotation属性里；便于CNI插件后续通过pod来获取ip和mac信息；
步骤S32：网络控制器采用创建的yaml文件向Kubernetes API server发送创建pod的请求；
步骤S33：Kubernetes API server收到创建pod的请求后创建pod并进行网络配置，向CNI插件发送配置网卡的请求。
10.根据权利要求6所述的基于kubernetes实现单pod多网卡的方法，其特征在于，步骤S4，包括：CNI插件收到配置网卡的请求后，从pod信息中获取annotation属性保存的id，通过查找SDN控制器OVN的北向数据库获取ip和mac，根据获取的id、ip和mac信息为pod添加多张网卡。
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