验证 IPv4/IPv6 双协议栈

本文分享了如何验证 IPv4/IPv6 双协议栈的 Kubernetes 集群。

准备开始

  • 驱动程序对双协议栈网络的支持 (云驱动或其他方式必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口)
  • 一个能够支持双协议栈网络的 网络插件。
  • 启用双协议栈 集群

你的 Kubernetes 服务器版本必须不低于版本 v1.23. 要获知版本信息，请输入 kubectl version.

说明： 虽然你可以使用较早的版本进行验证，但该功能是从 v1.23 版本进入 GA 状态并正式支持的。

验证寻址

验证节点寻址

每个双协议栈节点应分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。 通过运行以下命令来验证是否配置了 IPv4/IPv6 Pod 地址范围。 将示例节点名称替换为集群中的有效双协议栈节点。 在此示例中，节点的名称为 k8s-linuxpool1-34450317-0：

  1. kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .spec.podCIDRs}}{{printf "%s\n" .}}{{end}}'
  1. 10.244.1.0/24
  2. 2001:db8::/64

应该分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。

验证节点是否检测到 IPv4 和 IPv6 接口。用集群中的有效节点替换节点名称。 在此示例中，节点名称为 k8s-linuxpool1-34450317-0：

  1. kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .status.addresses}}{{printf "%s: %s\n" .type .address}}{{end}}'
  1. Hostname: k8s-linuxpool1-34450317-0
  2. InternalIP: 10.0.0.5
  3. InternalIP: 2001:db8:10::5

验证 Pod 寻址

验证 Pod 已分配了 IPv4 和 IPv6 地址。用集群中的有效 Pod 替换 Pod 名称。 在此示例中，Pod 名称为 pod01：

  1. kubectl get pods pod01 -o go-template --template='{{range .status.podIPs}}{{printf "%s\n" .ip}}{{end}}'
  1. 10.244.1.4
  2. 2001:db8::4

你也可以通过 status.podIPs 使用 Downward API 验证 Pod IP。 以下代码段演示了如何通过容器内称为 MY_POD_IPS 的环境变量公开 Pod 的 IP 地址。

  1. env:
  2. - name: MY_POD_IPS
  3.   valueFrom:
  4.     fieldRef:
  5.       fieldPath: status.podIPs

使用以下命令打印出容器内部 MY_POD_IPS 环境变量的值。 该值是一个逗号分隔的列表，与 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址相对应。

  1. kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS
  1. MY_POD_IPS=10.244.1.4,2001:db8::4

Pod 的 IP 地址也将被写入容器内的 /etc/hosts 文件中。 在双栈 Pod 上执行 cat /etc/hosts 命令操作。 从输出结果中，你可以验证 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址。

  1. kubectl exec -it pod01 -- cat /etc/hosts
  1. # Kubernetes-managed hosts file.
  2. 127.0.0.1    localhost
  3. ::1    localhost ip6-localhost ip6-loopback
  4. fe00::0    ip6-localnet
  5. fe00::0    ip6-mcastprefix
  6. fe00::1    ip6-allnodes
  7. fe00::2    ip6-allrouters
  8. 10.244.1.4    pod01
  9. 2001:db8::4    pod01

验证服务

创建以下未显式定义 .spec.ipFamilyPolicy 的 Service。 Kubernetes 将从首个配置的 service-cluster-ip-range 给 Service 分配集群 IP， 并将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack。

service/networking/dual-stack-default-svc.yaml 验证 IPv4/IPv6 双协议栈 - 图1

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: my-service
  5.   labels:
  6.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  7. spec:
  8.   selector:
  9.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  10.   ports:
  11.     - protocol: TCP
  12.       port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML 定义。

  1. kubectl get svc my-service -o yaml

该 Service 通过在 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的第一个配置范围，将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack， 将 .spec.clusterIP 设置为 IPv4 地址。

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: my-service
  5.   namespace: default
  6. spec:
  7.   clusterIP: 10.0.217.164
  8.   clusterIPs:
  9.   - 10.0.217.164
  10.   ipFamilies:
  11.   - IPv4
  12.   ipFamilyPolicy: SingleStack
  13.   ports:
  14.   - port: 80
  15.     protocol: TCP
  16.     targetPort: 9376
  17.   selector:
  18.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  19.   sessionAffinity: None
  20.   type: ClusterIP
  21. status:
  22.   loadBalancer: {}

创建以下显式定义 .spec.ipFamilies 数组中的第一个元素为 IPv6 的 Service。 Kubernetes 将 service-cluster-ip-range 配置的 IPv6 地址范围给 Service 分配集群 IP， 并将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack。

service/networking/dual-stack-ipfamilies-ipv6.yaml 验证 IPv4/IPv6 双协议栈 - 图2

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: my-service
  5.   labels:
  6.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  7. spec:
  8.   ipFamilies:
  9.   - IPv6
  10.   selector:
  11.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  12.   ports:
  13.     - protocol: TCP
  14.       port: 80

使用 kubectl 查看 Service 的 YAML 定义。

  1. kubectl get svc my-service -o yaml

该 Service 通过在 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志设置的 IPv6 地址范围，将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 SingleStack， 将 .spec.clusterIP 设置为 IPv6 地址。

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   labels:
  5.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  6.   name: my-service
  7. spec:
  8.   clusterIP: 2001:db8:fd00::5118
  9.   clusterIPs:
  10.   - 2001:db8:fd00::5118
  11.   ipFamilies:
  12.   - IPv6
  13.   ipFamilyPolicy: SingleStack
  14.   ports:
  15.   - port: 80
  16.     protocol: TCP
  17.     targetPort: 80
  18.   selector:
  19.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  20.   sessionAffinity: None
  21.   type: ClusterIP
  22. status:
  23.   loadBalancer: {}

创建以下显式定义 .spec.ipFamilyPolicy 为 PreferDualStack 的 Service。 Kubernetes 将分配 IPv4 和 IPv6 地址（因为该集群启用了双栈）， 并根据 .spec.ipFamilies 数组中第一个元素的地址族， 从 .spec.ClusterIPs 列表中选择 .spec.ClusterIP。

service/networking/dual-stack-preferred-svc.yaml 验证 IPv4/IPv6 双协议栈 - 图3

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: my-service
  5.   labels:
  6.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  7. spec:
  8.   ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  9.   selector:
  10.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  11.   ports:
  12.     - protocol: TCP
  13.       port: 80

说明：

kubectl get svc 命令将仅在 CLUSTER-IP 字段中显示主 IP。

  1. kubectl get svc -l app.kubernetes.io/name=MyApp
  3. NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
  4. my-service   ClusterIP   10.0.216.242   <none>        80/TCP    5s

使用 kubectl describe 验证服务是否从 IPv4 和 IPv6 地址块中获取了集群 IP。 然后你就可以通过 IP 和端口，验证对服务的访问。

  1. kubectl describe svc -l app.kubernetes.io/name=MyApp
  1. Name:              my-service
  2. Namespace:         default
  3. Labels:            app.kubernetes.io/name=MyApp
  4. Annotations:       <none>
  5. Selector:          app.kubernetes.io/name=MyApp
  6. Type:              ClusterIP
  7. IP Family Policy:  PreferDualStack
  8. IP Families:       IPv4,IPv6
  9. IP:                10.0.216.242
  10. IPs:               10.0.216.242,2001:db8:fd00::af55
  11. Port:              <unset>  80/TCP
  12. TargetPort:        9376/TCP
  13. Endpoints:         <none>
  14. Session Affinity:  None
  15. Events:            <none>

创建双协议栈负载均衡服务

如果云提供商支持配置启用 IPv6 的外部负载均衡器，则创建如下 Service 时将 .spec.ipFamilyPolicy 设置为 PreferDualStack, 并将 spec.ipFamilies 字段 的第一个元素设置为 IPv6，将 type 字段设置为 LoadBalancer：

service/networking/dual-stack-prefer-ipv6-lb-svc.yaml 验证 IPv4/IPv6 双协议栈 - 图4

  1. apiVersion: v1
  2. kind: Service
  3. metadata:
  4.   name: my-service
  5.   labels:
  6.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  7. spec:
  8.   ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  9.   ipFamilies:
  10.   - IPv6
  11.   type: LoadBalancer
  12.   selector:
  13.     app.kubernetes.io/name: MyApp
  14.   ports:
  15.     - protocol: TCP
  16.       port: 80

检查服务：

  1. kubectl get svc -l app.kubernetes.io/name=MyApp

验证服务是否从 IPv6 地址块中接收到 CLUSTER-IP 地址以及 EXTERNAL-IP。 然后，你可以通过 IP 和端口验证对服务的访问。

  1. NAME         TYPE           CLUSTER-IP            EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
  2. my-service   LoadBalancer   2001:db8:fd00::7ebc   2603:1030:805::5   80:30790/TCP   35s