Comprendi la risorsa personalizzata ClusterCIDRConfig

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Panoramica

ClusterCIDRConfig è una risorsa allocator CIDR personalizzata che consente di allocare più intervalli di indirizzi IP per i pod in modo dinamico.

La gestione degli indirizzi IP (IPAM) consente un uso efficiente delle subnet IP ed evita sovrapposizioni negli intervalli di indirizzi, evitando così conflitti di rete e interruzioni del servizio. Kubernetes assegna CIDR pod per nodo, che vengono utilizzati come indirizzi IP per i pod in esecuzione su quel nodo.

L'attuale NodeIPAM di Kubernetes ha le seguenti limitazioni:

• Tutti i CIDR dei pod vengono allocati da un CIDR del cluster. Devi specificare l'intero intervallo di indirizzi IP, tenendo conto del cluster più grande al momento della creazione del cluster. Questa limitazione può comportare lo spreco di indirizzi IP.

• Se aumenti le dimensioni del cluster, è difficile aggiungere altri indirizzi IP.

• Il CIDR del cluster è un intervallo ampio. Può essere difficile trovare un blocco contiguo di indirizzi IP che soddisfi le esigenze del cluster.

• Ogni nodo riceve un intervallo IP a dimensione fissa all'interno di un cluster. Se i nodi hanno dimensioni e capacità diverse, non puoi allocare un intervallo di pod più ampio a un determinato nodo con capacità maggiore e un intervallo più piccolo ai nodi con capacità minore. Questo comporta lo spreco di molti indirizzi IP. Per un cluster di grandi dimensioni con molti nodi, questi rifiuti vengono aggravati in tutti i nodi del cluster.

Con la funzionalità ClusterCIDRConfig, puoi evitare di assegnare un blocco CIDR di grandi dimensioni a un cluster, mappare le dimensioni del cluster alla scalabilità dei pod e, di conseguenza, conservare gli indirizzi IP. Puoi salvare gli indirizzi IP utilizzando ClusterCIDRConfigs con diverse combinazioni di CIDR e perNodeMaskSize. La risorsa ClusterCIDRConfig supporta quanto segue:

• Più blocchi CIDR IP discontinui per il CIDR del cluster a un livello più granulare

• Affinità nodo dei blocchi CIDR

• Diverse dimensioni di blocchi allocate ai nodi

GKE su Bare Metal utilizza la funzionalità ClusterCIDRConfig nelle seguenti funzionalità:

• Networking a doppio stack IPv4/IPv6

• Implementare il modello di rete in modalità IPv4 flat

• Implementa un modello di rete in modalità flat con supporto BGP

Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks è un campo facoltativo e non è definito per impostazione predefinita. Devi definirlo se non è stato definito per una delle funzionalità dell'elenco precedente. Ad esempio, è obbligatorio quando i cluster vengono creati in modalità isola IPv4 e deve essere specificato poiché viene utilizzato come CIDR di routing nativo.

La seguente tabella elenca l'utilizzo del comportamento dei campi Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks di ClusterCIDRConfig per diverse modalità di rete.

Modalità di rete	Valore ClusterCIDRConfig
Isola IPv4 (predefinita)	(Campo obbligatorio) Specifica Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks.
IPv4 fisso (impostazione predefinita)	Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks sono completamente ignorati e possono essere ignorati. Gli utenti devono definire esplicitamente ClusterCIDRConfig (per nodo, per pool di nodi e/o per cluster).
Dual-stack (isola IPv4, piano IPv4)	Specifica il CIDR IPv4. Non specificare il CIDR IPv6 in Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks. Specifica i ClusterCIDRConfig con CIDR IPv4 e IPv6. Il CIDR IPv4 configurato in tutti i ClusterCIDRConfig deve essere uguale al CIDR IPv4 di Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks, incluso il valore PerNodeMask per IPv4. Per ulteriori informazioni su ClusterCIDRConfig e per esempi di utilizzo, vedi Esempi: Dualstack (isola IPv4, IPv6 Flat)
Dual stack (IPv4 piatto, IPv6 piatto)	Puoi saltare Cluster.spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks perché vengono completamente ignorati. Devi definire esplicitamente ClusterCIDRConfig (per nodo, per pool di nodi e/o per cluster) con CIDR IPv4 e IPv6.

Configurazione della risorsa allocator CIDR personalizzata ClusterCIDRConfig

ClusterCIDRConfig

Quando configuri la risorsa allocator CIDR personalizzato ClusterCIDRConfig, considera i seguenti punti:

• L'assegnazione CIDR dei pod da un determinato ClusterCIDRConfig a un nodo si basa sui selettori delle etichette. È simile al meccanismo nodeSelector utilizzato per pianificare i pod su un nodo.

• Devi configurare ClusterCIDRConfig durante il processo di creazione del cluster nel file YAML di configurazione del cluster. Dopo aver specificato ClusterCIDRConfigs, non potrai modificare i valori in un secondo momento.

• Puoi specificare più ClusterCIDRConfig con CIDR sovrapposti.

• Se non viene trovato ClusterCIDRConfig per un nodo, quest'ultimo rimane in stato NotReady fino a quando non viene creato un ClusterCIDRConfig con etichette corrispondenti.

• Se la corrispondenza migliore ClusterCIDRConfig non ha altri CIDR disponibili per l'allocazione, viene scelto il CIDR migliore successivo e i CIDR pod vengono allocati dai CIDR disponibili.

• Nel caso del modello a doppio stack, se vuoi assegnare CIDR pod a doppio stack ai nodi:

  • Configura i CIDR IPv4 e IPv6 in ClusterCIDRConfig.

  • Assicurati che tutti i ClusterCIDRConfig abbiano CIDR CIDR DualStack, se sono configurati più clusterCIDRConfig.

  • Assicurati che i CIDR IPv4 e IPv6 configurati abbiano un numero uguale di indirizzi IP allocabili per nodo.

  Ad esempio, 32 - spec.IPv4.PerNodeMaskSize == 128 - spec.IPv6.PerNodeMaskSize

  spec.IPv4.PerNodeMaskSize = 24

  spec.IPv6.PerNodeMaskSize = 120

  Così, 32 - 24 == 128 - 120, dato che la differenza è 8.

• Più ClusterCIDRConfig possono far corrispondere le etichette da nodeSelector alle etichette dei nodi.

Regole di assegnazione ClusterCIDRConfig

Per determinare quale ClusterCIDRConfig viene utilizzato per assegnare CIDR pod al nodo attuale, utilizza le seguenti regole di tie-breaking. Implementa queste regole nell'ordine indicato. Implementa la regola successiva solo se la regola non è spezzata dalla regola precedente.

1. Scegli il ClusterCIDRConfig il cui NodeSelector corrisponde al maggior numero di etichette sul nodo. Ad esempio, {'node.kubernetes.io/instance-type':'medium', 'rack': 'rack1'} (Match Count: 2) viene selezionato prima {'node.kubernetes.io/instance-type': 'medium'}. (Match Count: 1).

2. Scegli il ClusterCIDRConfig con il minor numero di CIDR pod allocabili. Ad esempio, {CIDR: "10.0.0.0/16", PerNodeMaskSize: "16"} (1 possible Pod CIDR) viene selezionato prima del giorno {CIDR: "192.168.0.0/20", PerNodeMaskSize: "22"} (4 possible Pod CIDRs).

3. Scegli il ClusterCIDRConfig il cui PerNodeMaskSize ha il minor numero di indirizzi IP. Ad esempio, 27 (2^(32-27)= 32 indirizzi IP) scelti prima di 25 (2^(32-25)=128 indirizzi IP).

4. Scegli il ClusterCIDRConfig la cui etichetta NodeSelector corrispondente ha un valore alfanumerico inferiore. Ad esempio, {'kubernetes.io/hostname': 'node-1'} viene scelto su {'node.kubernetes.io/instance-type':'medium'}.

5. Scegli il ClusterCIDRConfig il cui IP CIDR ha un valore inferiore. A prescindere dal fatto che la configurazione sia IPv4 o DualStack, vengono confrontati solo i CIDR IPv4. Ad esempio, {CIDR: "10.0.0.0/16"} is picked over {CIDR: "192.168.0.0/16"}.

Esempi di configurazione

Questa sezione elenca esempi di configurazione per Cluster e ClusterCIDRConfig per tutte le modalità di networking.

Attenzione: non utilizzare questi esempi come vengono visualizzati qui. Sostituisci gli intervalli di indirizzi con valori appropriati per la tua rete.

Esempi: modalità isola IPv4 (predefinita)

Configurazione cluster (predefinita)

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
    kind: Cluster
    metadata:
      name: bm-cluster
      namespace: cluster-default
    spec:
    ...
      clusterNetwork:
        # Pods specify the IP ranges from which pod networks are allocated.
        pods:
          cidrBlocks:
          - 192.168.0.0/16
        services:
          cidrBlocks:
          - 10.96.0.0/12

      ... (other cluster config omitted)
  

Esempi: modalità piatta IPv4

Configurazione cluster

  apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
  kind: Cluster
  metadata:
    name: bm-cluster
    namespace: cluster-default
  spec:
  ...
    clusterNetwork:
      flatIPv4: true
      services:
        cidrBlocks:
        - 10.96.0.0/12

    ... (other cluster config omitted)
  

ClusterCIDRConfig

Esempio 1: configurazione per nodo ClusterCIDRConfig

    ---
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node1
      namespace: cluster-default    # Cluster namespace
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.0.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-1
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node2
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.1.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-2
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node3
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.2.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-3

  

Esempio 2: esempio di specificare un PodCIDR a livello di pool di nodi

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: nodepool-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.2.0.0/18"
        perNodeMaskSize: 24
      nodeSelector:
        matchLabels:
          baremetal.cluster.gke.io/node-pool: workers
  

Esempio 3: configurare un PodCIDR a livello di cluster (nessun nodeSelector configurato)

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: cluster-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.3.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
  

Esempi: Dualstack (isola IPv4, IPv6 piatto)

Configurazione cluster

  apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
  kind: Cluster
  metadata:
    name: bm-cluster
    namespace: cluster-default
  spec:
  ...
    clusterNetwork:
      # Pods specify the IP ranges from which pod networks are allocated.
      pods:
        cidrBlocks:
        - 192.168.0.0/16
      services:
        cidrBlocks:
        - 10.96.0.0/12
        # Additional IPv6 cidrBlock, determines if the cluster is DualStack
        - 2620:0:1000:2630:5:2::/112

    ... (other cluster config omitted)
  

ClusterCIDRConfig

Esempio 1: configurazione per nodo ClusterCIDRConfig

    ---
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node1
      namespace: cluster-default    # Cluster namespace
    spec:
      ipv4:
        cidr: "192.168.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:1::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-1
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node2
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "192.168.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:2::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-2
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node3
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "192.168.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-3
    

Esempio 2: esempio di specificare un PodCIDR a livello di pool di nodi

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: nodepool-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "192.168.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/112"
        perNodeMaskSize: 118
      nodeSelector:
        matchLabels:
          baremetal.cluster.gke.io/node-pool: workers
    

Esempio 3: configurare un PodCIDR a livello di cluster (nessun nodeSelector configurato)

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: cluster-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "192.168.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/112"
        perNodeMaskSize: 120
    

Esempi: Dualstack (IPv4 Flat, IPv6 Flat)

Configurazione cluster

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
    kind: Cluster
    metadata:
      name: bm-cluster
      namespace: cluster-default
    spec:
    ...
      clusterNetwork:
        flatIPv4: true
        services:
          cidrBlocks:
          - 10.96.0.0/12
          # Additional IPv6 cidrBlock, determines if the cluster is DualStack
          - 2620:0:1000:2630:5:2::/112

      ... (other cluster config omitted)
  

ClusterCIDRConfig

Esempio 1: configurazione per nodo ClusterCIDRConfig

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    ---
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node1
      namespace: cluster-default    # Cluster namespace
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.0.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:1::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-1
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node2
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.1.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:2::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-2
    —
    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: range-node3
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.1.2.0/24"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/120"
        perNodeMaskSize: 120
      nodeSelector:
        matchLabels:
          kubernetes.io/hostname: node-3
    

Esempio 2: esempio di specificare un PodCIDR a livello di pool di nodi

Nota: le due modalità IP flat hanno vincoli diversi:

• Per IP fisso statico (senza BGP): può essere utilizzato solo se tutti i nodi si trovano nello stesso dominio di livello 2.
• Per IP fisso dinamico (con BGP): può essere utilizzato anche quando i nodi coprono più sottodomini.

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: nodepool-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.2.0.0/18"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/112"
        perNodeMaskSize: 118
      nodeSelector:
        matchLabels:
          baremetal.cluster.gke.io/node-pool: workers
    

Esempio 3: configurare un PodCIDR a livello di cluster (nessun nodeSelector configurato)

    apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
    kind: ClusterCIDRConfig
    metadata:
      name: cluster-wide-1
      namespace: cluster-default
    spec:
      ipv4:
        cidr: "222.3.0.0/16"
        perNodeMaskSize: 24
      ipv6:
        cidr: "2222:3::/112"
        perNodeMaskSize: 120