为 Anthos VM Runtime 创建和使用虚拟网络

本文档适用于运行 Anthos clusters on Bare Metal 的应用所有者和平台管理员。本文档介绍如何创建和使用虚拟网络来支持使用 Anthos VM Runtime 的虚拟机工作负载。

准备工作

要完成本文档，您需要拥有以下资源的访问权限：

访问 Anthos clusters on Bare Metal 1.12.0 版 (anthosBareMetalVersion: 1.12.0) 或更高版本集群。您可以使用任何能够运行工作负载的集群类型。如果需要，请在 Compute Engine 上试用 Anthos clusters on Bare Metal，或查看集群创建概览。
作为 kubectl 的插件安装的 virtctl 客户端工具。如果需要，请安装 virtctl 客户端工具。

虚拟网络概览

网络是使用自定义资源创建的。您可以在创建集群后随时创建网络。如果主机接口和 VLAN ID 分配的网络设置已定义，创建网络后便无法更改。

网络删除受到某些条件的约束。例如，网络控制器会拒绝删除正在被任何资源（例如虚拟机或网络接口）使用的网络。

网络定义可以包括网关、路由和 DNS 信息。您还可以启用外部 DHCP 服务器的使用。这些网络设置可以是静态或动态分配的，具体取决于某些网络配置选项的定义方式。

默认 Pod 网络

系统默认为每个集群创建一个 pod-network。此网络无法更改。系统会自动填充 Pod CIDR 和服务 CIDR 的路由和 DNS 配置。DNS 配置使用与集群相同的值。

pod-network 可以供需要接口来访问集群的 Pod 网络并且不需要任何特定配置选项的工作负载使用。即使默认网关不在 pod-network 接口上，pod-network 的路由也始终配置为确保工作负载可以访问集群和服务。

通过此默认 pod-network，您可以测试 Anthos VM Runtime，而无需执行额外的步骤来创建自己的虚拟网络。我们的许多文档都使用此默认 pod-network 来降低示例的复杂性。虚拟机工作负载的需求决定了此默认 pod-network 是否足够，或者您是否需要创建和使用自己的虚拟网络。

以下 YAML 清单显示了 pod-network 的示例配置。路由、DNS 和接口名称的值已由集群填充：

  apiVersion: networking.gke.io/v1
  kind: Network
  metadata:
    name: pod-network
  spec:
    routes:
    - to: 192.168.0.0/16
    - to: 10.96.0.0/12
    dnsConfig:
      nameservers:
      - 10.96.0.10

创建和使用虚拟网络

为支持生产工作负载，请创建支持所需功能的网络，例如使用外部 DHCP 服务器或 VLAN ID。这些网络可为虚拟机提供第 2 层 (L2) 连接。

在开始创建网络之前，请验证以下集群配置选项：

验证集群配置的 clusterNetwork 部分中的 multipleNetworkInterfaces 字段设置为 false。此字段用于 Pod 的多 NIC 功能，应为 Anthos VM Runtime 停用此字段。除非您指定其他位置，否则集群配置文件将存储为 bmctl-workspace/CLUSTER-NAME/CLUSTER-NAME.yaml。

如果集群配置定义了 multipleNetworkInterfaces: true，您必须创建另一个集群，然后启用 Anthos VM Runtime。
```
...
clusterNetwork:
  multipleNetworkInterfaces: false
...
```

使用外部 DHCP 服务器

Anthos VM Runtime 不提供 DHCP 服务器。您必须手动指定虚拟机的 IP 地址或配置使用外部 DHCP 服务器。启用外部 DHCP 服务器的使用时，如果 DNS 和网关设置由 DHCP 提供，则您可以跳过它们的设置。

如需创建使用外部 DHCP 服务器的网络，请完成以下步骤：

在您选择的编辑器中创建 Network 清单，例如 use-dhcp-network.yaml：
```
nano use-dhcp-network.yaml
```
复制并粘贴以下 YAML 清单：
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
替换以下值：
- NETWORK_NAME：您的网络的名称。
- INTERFACE_NAME：要将网络连接到的 Anthos clusters on Bare Metal 节点上的接口名称。指定节点上要使用的物理接口的名称。集群中的所有节点都应具有相同的接口名称。
在此 Network 清单中，设置了以下值：
- type 设置为 L2。使用此设置时，工作负载只具有此网络的第 2 层连接。这是您可以在 Anthos VM Runtime 中创建的唯一网络 type。
- externalDHCP4 设置为 true。此设置会为网络启用外部 DHCP。外部 DHCP 服务器负责连接到此网络的工作负载的 IPv4 地址分配、路由、网关和 DNS 配置。
在编辑器中保存并关闭 Network 清单。
使用 kubectl 创建网络：
```
kubectl apply -f use-dhcp-network.yaml
```

手动定义网络设置

Anthos VM Runtime 不提供 DHCP 服务器。您必须手动指定虚拟机的 IP 地址或配置使用外部 DHCP 服务器。如果您手动指定 IP 地址，则必须定义 DNS、路由和默认网关的网络设置。

如需为虚拟机创建具有手动指定的网络设置的网络，请完成以下步骤：

在您选择的编辑器中创建 Network 清单，例如 manual-network.yaml：
```
nano manual-network.yaml
```
复制并粘贴以下 YAML 清单：
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  routes:
  - to: "ROUTE_ADDRESS"
  gateway4: GATEWAY_ADDRESS
  dnsConfig:
    nameservers:
    - NAMESERVER_ADDRESS
```
替换以下值：
- NETWORK_NAME：您的网络的名称。
- INTERFACE_NAME：要将网络连接到的 Anthos clusters on Bare Metal 节点上的接口名称。指定节点上要使用的物理接口的名称。集群中的所有节点都应具有相同的接口名称。
- ROUTE_ADDRESS：要在连接到此网络的每个虚拟机上配置的可选路由（CIDR 表示法）。
- GATEWAY_ADDRESS：虚拟机要使用的网关 IP 地址。
- NAMESERVER_ADDRESS：供虚拟机使用的一个或多个 DNS 域名服务器 IP 地址。
在编辑器中保存并关闭 Network 清单。
使用 kubectl 创建网络：
```
kubectl apply -f manual-network.yaml
```

使用 VLAN ID

创建虚拟网络时，您可以定义标记的 VLAN。这些 VLAN 分配可帮助您根据工作负载要求和隔离需求隔离网络流量。在 AnthosManaged 网络中，集群有权在每个节点上创建和删除 VLAN 接口。

如需创建定义 VLAN 分配的网络，请完成以下步骤：

在您选择的编辑器中创建 Network 清单，例如 vlan-network.yaml：
```
nano vlan-network.yaml
```
复制并粘贴以下 YAML 清单：
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  networkLifecycle: AnthosManaged
  l2NetworkConfig:
    vlanID: VLAN_ID
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
替换以下值：
- NETWORK_NAME：您的网络的名称。
- INTERFACE_NAME：要将网络连接到的 Anthos clusters on Bare Metal 节点上的接口名称。指定节点上要使用的物理接口的名称。集群中的所有节点都应具有相同的接口名称。
- VLAN_ID：要为其标记流量的 VLAN ID。
在此 Network 清单中，设置了以下值：
- 工作负载只能具有此网络的 L2 连接。
- 网络为 AnthosManaged。如果未指定，则此设置是默认生命周期。
  - 在此模式下，集群有权在每个节点上创建和删除 VLAN 接口，例如 INTERFACE_NAME.VLAN_ID。
  - 如果您要或已经在节点上创建 VLAN 接口，请将 networkLifecycle 值设置为 UserManaged，如下一部分所示。
- 网络启用了外部 DHCP。外部 DHCP 服务器负责连接到此网络的工作负载的 IPv4 地址分配、路由、网关和 DNS 配置。
在编辑器中保存并关闭 Network 清单。
使用 kubectl 创建网络：
```
kubectl apply -f vlan-network.yaml
```

创建用户管理的网络

与上述示例中 Anthos 管理的网络不同，在以下示例虚拟网络中，网络由用户管理。在用户管理的网络中，您负责创建或删除主机上的 VLAN 接口。

如需在用户管理模式下创建网络并手动定义 VLAN 接口配置，请完成以下步骤：

在您选择的编辑器中创建 Network 清单，例如 user-managed-network.yaml：
```
nano user-managed-network.yaml
```
复制并粘贴以下 YAML 定义：
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  networkLifecycle: UserManaged
  l2NetworkConfig:
    vlanID: VLAN_ID
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
替换以下值：
- NETWORK_NAME：您的网络的名称。
- INTERFACE_NAME：要将网络连接到的主机接口。
- VLAN_ID：要为其标记流量的 VLAN ID。
在此 Network 清单中，设置了以下值：
- 工作负载只能具有此网络的 L2 连接。
- 网络为 UserManaged。您必须在创建网络之前或删除网络之后，在每个节点上创建或删除 VLAN VLAN_ID 接口。
- 网络启用了外部 DHCP。外部 DHCP 服务器负责连接到此网络的工作负载的 IPv4 地址分配、路由、网关和 DNS 配置。
在编辑器中保存并关闭 Network 清单。

使用 kubectl 创建网络：

kubectl apply -f user-managed-network.yaml

将虚拟机连接到网络

虚拟机的网络设置（例如 DNS 和 DHCP）可以是静态或动态分配的，具体取决于某些网络配置选项的定义方式：

如果您在虚拟机上配置静态 IP 地址，则任何查询都不会发送到 DHCP 服务器。有关配置网关和路由的其他信息必须来自网络资源。
如果您未在虚拟机上配置静态 IP 地址，则查询将发送到 DHCP 服务器。虚拟机会从 DHCP 服务器获取所有信息，并忽略您在网络资源中定义的任何配置。
如果网络资源中外部 DHCP 未设置为 true，您必须为虚拟机配置静态 IP 地址。所有其他信息均来自您在网络资源中定义的配置。

要创建连接到网络的虚拟机，请完成以下步骤：

CLI

要使用 kubectl 创建虚拟机，请完成以下步骤：
```
kubectl virt create vm VM_NAME \
  --image ubuntu20.04 \
  --network NETWORK_NAME
```
替换以下值：
- VM_NAME：您的虚拟机的名称。
- NETWORK_NAME：要连接到的网络的名称。
  - 如果该网络配置为允许使用外部 DHCP 服务器，则虚拟机会自动获取 IP 地址分配。如果您需要定义静态 IP 地址，请添加可选的 --ip IP_ADDRESS 参数和值。
注意：在 ~/google-virtctl 目录中，会创建一个 VM_NAME.yaml 文件。您可以查看此文件的内容，以查看由 Anthos VM Runtime 创建的 Kubernetes 资源的定义。

清单

要使用 YAML 清单创建虚拟机，请完成以下步骤：

在您选择的编辑器中创建 VirtualMachine 清单，例如 my-vm.yaml：
```
nano my-vm.yaml
```
复制并粘贴以下 YAML 清单：
```
apiVersion: vm.cluster.gke.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: VM_NAME
spec:
  interfaces:
    - name: eth0
      networkName: NETWORK_NAME
      ipAddresses:
        - IP_ADDRESS
      default: true
  disks:
    - virtualMachineDiskName: VM_NAME-boot-dv
      boot: true
```
在此 YAML 清单中，定义以下设置：
- VM_NAME：您的虚拟机的名称。
- NETWORK_NAME：要连接到的网络的名称。
- IP_ADDRESS：要分配给虚拟机的 IP 地址（CIDR 表示法），例如 192.0.2.10/24。
  - 如果您的网络配置为允许使用外部 DHCP 服务器，请从 VirtualMachine 清单中移除此字段。
名为 VM_NAME-boot-dv 的启动磁盘必须已存在。如需了解详情，请参阅创建虚拟机启动磁盘。
在编辑器中保存并关闭 VirtualMachine 清单。
使用 kubectl 创建虚拟机：
```
kubectl apply -f my-vm.yaml
```

后续步骤

在 Anthos clusters on Bare Metal 中修改虚拟机。