张智博-实现基于Macvlan的高性能容器网络（GOTC深圳会场）（19页）.pdf

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1、开源云原生计算时代论坛专场张智博 2021年08月1日实现基于 Macvlan 的高性能容器网络About Men 张智博（牛小腩），深耕云计算多年，Openstack-Docker-Kubernetesn Rancher-SUSEn Rancher中国研发总监n SUSE中国研发总监n 长期聚焦在Linux+Container开源技术栈n Rancher 1.x-Rancher 2.xn RancherOS-K3OS-SUSE China Linuxn Base在沈阳容器网络千千万，为何钟情Macvlan？纯粹的技术视角，Macvlan简单到爆炸1.Docker时代就已“深入人心”2.对内核

2、几乎没有特殊要求，主流OS版本均默认支持3.无需复杂协议配置或者高端硬件需求，交换机二层网络划分即可4.运维人员容易管理，容器IP直达Kubernetes中使用Macvlan给用户带来什么？1.最大程度兼容虚拟化向容器迁移时，一些旧有的使用习惯2.较少的CPU消耗，极致的网络性能3.较小的管理代价，简单易懂世上仅存不多的，尚能手动“操作”的网络插件欣赏Ta的优点，也要包容Ta的缺点（面向Kubernetes生产环境）与Kubernetes期望的网络模型并不兼容Kubernetes网络模型 Container-to-container Pod-to-pod Pod-to-service Inte

3、rnet-to-service Loadbalancer NodeportMacvlan使用限制的影响 默认情况下，本机无法访问本地macvlan IP Service Cluster IP受限 Pod healthcheck受限 IP可直达访问 Nodeport/Loadbalancer模式不兼容 保持IP可固定打通本机与本地容器的macvlan网络1.在hostns中创建同网段的macvlan设备2.通过hostns路由方式转发访问3.Kubernetes集群host较多时，需要保留大量IP，比较浪费IP资源从实践经验看，这种模式仅适合小集群，面向通用产品化反而增加管理负担，容易出错。开源

4、社区原生的Macvlan CNI功能较弱产品化解决之道使用Multus CNI实现双网卡机制1.基于Multus CNI可以支持多CNI的原理2.主网卡使用与Kubernetes兼容性好的CNI插件，如Flannel/Canal/等3.扩展网卡使用Macvlan，使用Controller&CRD控制Pod IP分配4.容器网络既能满足Kubernetes网络模型需求，又能兼具高性能与IP直达能力使用CRD来持久化IP与Subnet数据为什么自己管理子网和IP分配？DHCP方式依赖交换机设置，很多用户实际使用时并不灵活。通过Controller&CRD管理更加方便，比如可调整子网的IP rang

5、e、控制IP释放，固定IP等。简洁部署 简化使用重点问题：Pod的服务发现1.使用headless service来给Macvlan网卡做服务发现2.生产实践经验看，固定IP更彻底更直接，避免DNS缓存的干扰重点问题：ARP缓存表同步1.Pod网卡启动后自动发送Gratuitous ARP，通知交换机和其他Pod更新ARP缓存表2.Pod容器启动时，应用镜像自动向网关地址发送ICMP亦可取得同样效果重点问题：避免主网卡的SNAT干扰1.默认情况下，对其他非macvlan网段的访问走eth0(Flannel/Canal等)，SNAT成host IP2.以Macvlan网卡作为默认网关，外部网关打通其他网段，避免SNAT导致Source IP变动重点问题：纯粹Macvlan单网卡1.Pod容器中只有一个Macvlan网卡，无法兼容Kubernetes网络模型，各种svc服务发现、健康检查等机制均失效2.纯粹把容器作为虚拟机场景使用（过渡性方案）3.适合向Kubernetes平滑过渡的方案，外部自建服务发现THANKS