Подвійний стек IPv4/IPv6

Двостекова мережа IPv4/IPv6 дозволяє виділяти як адреси IPv4, так і IPv6 для Podʼів та Serviceʼів.

Двостекова мережа IPv4/IPv6 є стандартно увімкненою у вашому кластері Kubernetes починаючи з версії 1.21, що дозволяє одночасно призначати адреси як IPv4, так і IPv6.

Підтримувані функції

Двостекова мережа IPv4/IPv6 у вашому кластері Kubernetes надає наступні можливості:

• Мережа Pod із двома стеками (призначення адреси IPv4 і IPv6 на один Pod)
• Serviceʼи з підтримкою IPv4 і IPv6
• Маршрутизація egress Pod за межі кластера (наприклад, в Інтернет) через інтерфейси IPv4 та IPv6

Передумови

Для використання двостекових кластерів Kubernetes IPv4/IPv6 потрібні наступні передумови:

• Kubernetes 1.20 або новіше

  Для отримання інформації щодо використання двостекових Serviceʼів із попередніми версіями Kubernetes, дивіться документацію для відповідної версії Kubernetes.

• Підтримка постачальником двостекової мережі (постачальник хмари або інший повинен забезпечити вузлам Kubernetes маршрутизовані мережеві інтерфейси IPv4/IPv6)

• Мережевий втулок, який підтримує двостекову мережу.

Налаштування двостекової мережі IPv4/IPv6

Щоб налаштувати подвійний стек IPv4/IPv6, встановіть призначення мережі кластера з подвійним стеком:

• kube-apiserver:
  • --service-cluster-ip-range=<CIDR IPv4>,<CIDR IPv6>
• kube-controller-manager:
  • --cluster-cidr=<CIDR IPv4>,<CIDR IPv6>
  • --service-cluster-ip-range=<CIDR IPv4>,<CIDR IPv6>
  • --node-cidr-mask-size-ipv4|--node-cidr-mask-size-ipv6 типово /24 для IPv4 та /64 для IPv6
• kube-proxy:
  • --cluster-cidr=<CIDR IPv4>,<CIDR IPv6>
• kubelet:
  • --node-ip=<IP IPv4>,<IP IPv6>
    • Ця опція є обовʼязковою для bare metal двостекових вузлів (вузлів, які не визначають постачальника хмари прапорцем --cloud-provider). Якщо ви використовуєте постачальника хмари та вирішили перевизначити IP-адреси вузлів, визначені постачальником хмари, встановіть опцію --node-ip.
    • (Вбудовані застарілі постачальники хмари не підтримують двостековий параметр --node-ip.)

Serviceʼи

Ви можете створювати Serviceʼи, які можуть використовувати адреси IPv4, IPv6 або обидві.

Сімейство адрес Service типово відповідає сімейству адрес першого діапазону IP Service кластера (налаштованого через прапорець --service-cluster-ip-range у kube-apiserver).

При визначенні Service ви можете конфігурувати його як двостековий за власним бажанням. Щоб вказати потрібну поведінку, ви встановлюєте в поле .spec.ipFamilyPolicy одне з наступних значень:

• SingleStack: Service з одним стеком. Панель управління виділяє IP кластера для Service, використовуючи перший налаштований діапазон IP кластера для Service.
• PreferDualStack: Виділяє IP-адреси кластерів IPv4 та IPv6 для Service, коли ввімкнено подвійний стек. Якщо подвійний стек не ввімкнено або не підтримується, він повертається до одностекового режиму.
• RequireDualStack: Виділяє IP-адреси Service .spec.clusterIP з діапазонів адрес IPv4 та IPv6, якщо увімкнено подвійний стек. Якщо подвійний стек не ввімкнено або не підтримується, створення обʼєкта Service API завершиться невдачею.
  • Вибирає .spec.clusterIP зі списку .spec.clusterIPs на основі сімейства адрес першого елемента у масиві .spec.ipFamilies.

Якщо ви хочете визначити, яке сімейство IP використовувати для одностекової конфігурації або визначити порядок IP для двостекової, ви можете вибрати сімейства адрес, встановивши необовʼязкове поле .spec.ipFamilies в Service.

Ви можете встановити .spec.ipFamilies в будь-яке з наступних значень масиву:

• ["IPv4"]
• ["IPv6"]
• ["IPv4","IPv6"] (два стеки)
• ["IPv6","IPv4"] (два стеки)

Перше сімейство, яке ви перераховуєте, використовується для легасі-поля .spec.clusterIP.

Сценарії конфігурації двостекового Service

Ці приклади демонструють поведінку різних сценаріїв конфігурації двостекового Service.

Параметри подвійного стека в нових Service

1. Специфікація цього Service явно не визначає .spec.ipFamilyPolicy. Коли ви створюєте цей Service, Kubernetes виділяє кластерний IP для Service з першого налаштованого service-cluster-ip-range та встановлює значення .spec.ipFamilyPolicy на SingleStack. (Service без селекторів та headless Services із селекторами будуть працювати так само.)

   service/networking/dual-stack-default-svc.yaml

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-service
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   spec:
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
   

2. Специфікація цього Service явно визначає PreferDualStack в .spec.ipFamilyPolicy. Коли ви створюєте цей Service у двостековому кластері, Kubernetes призначає як IPv4, так і IPv6 адреси для Service. Панель управління оновлює .spec для Service, щоб зафіксувати адреси IP. Поле .spec.clusterIPs є основним полем і містить обидві призначені адреси IP; .spec.clusterIP є вторинним полем зі значенням, обчисленим з .spec.clusterIPs.

   • Для поля .spec.clusterIP панель управління записує IP-адресу, яка є з того ж самого сімейства адрес, що й перший діапазон кластерних IP Service.
   • У одностековому кластері поля .spec.clusterIPs та .spec.clusterIP містять лише одну адресу.
   • У кластері з увімкненими двома стеками вказання RequireDualStack в .spec.ipFamilyPolicy працює так само як і PreferDualStack.
   service/networking/dual-stack-preferred-svc.yaml

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-service
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   spec:
     ipFamilyPolicy: PreferDualStack
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
   

3. Специфікація цього Service явно визначає IPv6 та IPv4 в .spec.ipFamilies, а також визначає PreferDualStack в .spec.ipFamilyPolicy. Коли Kubernetes призначає IPv6 та IPv4 адреси в .spec.clusterIPs, .spec.clusterIP встановлюється на IPv6 адресу, оскільки це перший елемент у масиві .spec.clusterIPs, що перевизначає типові значення.

   service/networking/dual-stack-preferred-ipfamilies-svc.yaml

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-service
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   spec:
     ipFamilyPolicy: PreferDualStack
     ipFamilies:
     - IPv6
     - IPv4
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
   

Параметри подвійного стека в наявних Service

Ці приклади демонструють типову поведінку при увімкненні двостековості в кластері, де вже існують Service. (Оновлення наявного кластера до версії 1.21 або новіше вмикає двостековість.)

1. Коли двостековість увімкнена в кластері, наявні Service (безперебійно IPv4 або IPv6) конфігуруються панеллю управління так, щоб встановити .spec.ipFamilyPolicy на SingleStack та встановити .spec.ipFamilies на сімейство адрес наявного Service. Кластерний IP наявного Service буде збережено в .spec.clusterIPs.

   service/networking/dual-stack-default-svc.yaml

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-service
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   spec:
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
   

   Ви можете перевірити цю поведінку за допомогою kubectl, щоб переглянути наявний Service.

   kubectl get svc my-service -o yaml
   

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     name: my-service
   spec:
     clusterIP: 10.0.197.123
     clusterIPs:
     - 10.0.197.123
     ipFamilies:
     - IPv4
     ipFamilyPolicy: SingleStack
     ports:
     - port: 80
       protocol: TCP
       targetPort: 80
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     type: ClusterIP
   status:
     loadBalancer: {}
   

2. Коли двостековість увімкнена в кластері, наявні headless Services з селекторами конфігуруються панеллю управління так, щоб встановити .spec.ipFamilyPolicy на SingleStack та встановити .spec.ipFamilies на сімейство адрес першого діапазону кластерних IP Service (налаштованого за допомогою прапорця --service-cluster-ip-range для kube-apiserver), навіть якщо .spec.clusterIP встановлено в None.

   service/networking/dual-stack-default-svc.yaml

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     name: my-service
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   spec:
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     ports:
       - protocol: TCP
         port: 80
   

   Ви можете перевірити цю поведінку за допомогою kubectl, щоб переглянути наявний headless Service з селекторами.

   kubectl get svc my-service -o yaml
   

   apiVersion: v1
   kind: Service
   metadata:
     labels:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
     name: my-service
   spec:
     clusterIP: None
     clusterIPs:
     - None
     ipFamilies:
     - IPv4
     ipFamilyPolicy: SingleStack
     ports:
     - port: 80
       protocol: TCP
       targetPort: 80
     selector:
       app.kubernetes.io/name: MyApp
   

Перемикання Service між одностековим та двостековим режимами

Service можна перемикати з одностекового режиму на двостековий та навпаки.

1. Для того щоби перемикнути Service з одностекового режиму на двостековий, змініть .spec.ipFamilyPolicy з SingleStack на PreferDualStack або RequireDualStack за необхідності. Коли ви змінюєте цей Service з одностекового режиму на двостековий, Kubernetes призначає відсутнє адресне сімейство, так що тепер Service має адреси IPv4 та IPv6.

   Відредагуйте специфікацію Service, оновивши .spec.ipFamilyPolicy з SingleStack на PreferDualStack.

   До:

   spec:
     ipFamilyPolicy: SingleStack
   

   Після:

   spec:
     ipFamilyPolicy: PreferDualStack
   

2. Для того щоби змінити Service з двостекового режиму на одностековий, змініть .spec.ipFamilyPolicy з PreferDualStack або RequireDualStack на SingleStack. Коли ви змінюєте цей Service з двостекового режиму на одностековий, Kubernetes залишає лише перший елемент у масиві .spec.clusterIPs, і встановлює .spec.clusterIP на цю IP-адресу і встановлює .spec.ipFamilies на адресне сімейство .spec.clusterIPs.

Headless Services без селекторів

Для Headless Services без селекторів і без явно вказаного .spec.ipFamilyPolicy, поле .spec.ipFamilyPolicy має типове значення RequireDualStack.

Тип Service — LoadBalancer

Щоб налаштувати двостековий балансувальник навантаження для вашого Service:

• Встановіть значення поля .spec.type в LoadBalancer
• Встановіть значення поля .spec.ipFamilyPolicy в PreferDualStack або RequireDualStack

Трафік Egress

Якщо ви хочете увімкнути трафік Egress, щоб досягти призначення за межами кластера (наприклад, публічний Інтернет) з Podʼа, який використовує непублічно марковані адреси IPv6, вам потрібно увімкнути Pod для використання публічно-маршрутизованих адрес IPv6 за допомогою механізму, такого як прозорий проксі або IP маскування. Проєкт ip-masq-agent підтримує IP-маскування у двохстекових кластерах.

Підтримка Windows

Kubernetes на Windows не підтримує одностекову мережу "лише IPv6". Однак підтримується двохстекова мережа IPv4/IPv6 для Podʼів та вузлів з одностековими Service.

Ви можете використовувати двохстекову мережу IPv4/IPv6 з мережами l2bridge.

Ви можете дізнатися більше про різні режими мережі для Windows в розділі Мережа у Windows.

Що далі

• Перевірте двохстекову мережу IPv4/IPv6
• Увімкніть двохстекову мережу за допомогою kubeadm