实现支持 BGP 的平面模式网络模型

本文档介绍如何实现支持边界网关协议 (BGP) 的平面模式网络模型。在实现支持 BGP 的网络模型时，BGP 会动态确保不同第 2 层网域中的 Pod 可以相互通信。支持 BGP 的平面模式网络有时称为动态平面 IP。

如需详细了解平面模式网络模型，请参阅平面模式与孤岛模式网络模型。

如何实现使用 BGP 的平面模式网络

当您创建新集群时，系统会启用支持 BGP 的平面模式网络。您无法为现有集群启用此功能。此功能启用后，您可以更改某些配置设置。

如需在支持 BGP 的平面模式网络上实现集群，请执行以下操作：

1. 修改集群配置文件：

   • 将 spec.clusterNetwork.advancedNetworking 字段设置为 true。

   • 如果要为 IPv4 启用平面模式网络，请将 spec.clusterNetwork.flatIPv4 字段设置为 true。

     另请参阅双栈集群（IPv4 孤岛模式、IPv6 动态平面 IP），使用仅 IPv6 平面模式网络配置集群。

   apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
   kind: Cluster
   metadata:
     name: bm
     namespace: cluster-bm
   spec:
     type: user
     ...
     clusterNetwork:
       advancedNetworking: true
       flatIPv4: true
     ...
   

   当 spec.clusterNetwork.flatIPv4 设置为 true 时，字段 spec.clusterNetwork.pods.cidrBlocks 会被忽略，因此可予以省略。 但是，您需要在集群配置文件中添加 ClusterCIDRConfigs 清单（按节点、节点池和/或集群）。

2. 将 NetworkGatewayGroup 清单附加到集群配置文件。

   指定用于 BGP 对等互连的浮动 IP。确保资源名称为 default，且命名空间为集群命名空间。

   ---
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   kind: NetworkGatewayGroup
   metadata:
     name: default
     namespace: cluster-bm
   spec:
     floatingIPs:
     - 10.0.1.100
     - 10.0.2.100
   

   NetworkGatewayGroup 自定义资源管理一个或多个浮动 IP 地址的列表。BGP 对等互连会话从您在 NetworkGatewayGroup 自定义资源中指定的浮动 IP 地址发起。

3. 将 FlatIPMode 清单附加到集群配置文件。

   FlatIPMode 资源的名称必须为 default，并且命名空间为集群命名空间。peerSelector 值 flatip-peer: "true" 与 BGPPeer 对象 bgppeer1 和 bgppeer2（在以下步骤中定义）中的标签匹配，因此这两个对等方都用于平面模式网络。

   以下 FlatIPMode 清单适用于支持 BGP 的 IPv4 单栈平面模式网络。如需了解其他配置，请参阅配置示例。

   ---
   apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
   kind: FlatIPMode
   metadata:
     name: default
     namespace: cluster-bm
   spec:
     enableBGPIPv4: true
     enableBGPIPv6: false
     peerSelector:
       flatip-peer: "true"
   

4. 将一个或多个 BGPPeer 清单附加到集群配置文件：

   您可以为资源选择名称，但所有 BGPPeer 资源都必须位于集群命名空间中。

   注意：BGP 对等方和会话不支持 IPv6。您只能使用 IPv4 地址配置 BGP 对等端。

   ---
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   kind: BGPPeer
   metadata:
     name: bgppeer1
     namespace: cluster-bm
     labels:
       flatip-peer: "true"
   spec:
     localASN: 65001
     peerASN: 65000
     peerIP: 10.0.1.254
     sessions: 2
   ---
   apiVersion: networking.gke.io/v1
   kind: BGPPeer
   metadata:
     name: bgppeer2
     namespace: cluster-bm
     labels:
       flatip-peer: "true"
   spec:
     localASN: 65001
     peerASN: 65000
     peerIP: 10.0.2.254
     sessions: 2
   

5. 将 ClusterCIDRConfig 清单附加到集群配置文件。

   CusterCIDRConfig 资源也必须位于集群命名空间中。

   apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
   kind: ClusterCIDRConfig
   metadata:
     name: cluster-wide-1
     namespace: cluster-bm
   spec:
     ipv4:
       cidr: "192.168.0.0/16"
       perNodeMaskSize: 24
   

   ClusterCIDRConfig 是自定义资源，它指定要动态分配给节点的 Pod CIDR 范围。CNI 使用在节点上分配的 Pod CIDR 范围来为节点上运行的各个 Pod 分配 IP 地址。ClusterCIDRConfig 也用于双栈网络。如需详细了解 ClusterCIDRConfig 自定义资源（包括使用示例），请参阅了解 ClusterCIDRConfig 自定义资源。

6. 创建集群：

   bmctl create cluster
   

   如需详细了解如何创建集群，请参阅集群创建概览。

   如果您的环境支持多协议 BGP (MP-BGP)，则可以通过这些 IPv4 会话通告 IPv4 和 IPv6 路由。如需查看不同配置的示例（包括使用 MP-BGP 的示例），请参阅配置示例。

修改基于 BGP 的平面模式网络配置

在创建集群并配置为使用支持 BGP 的平面模式网络模型后，您可以更新某些配置设置。当您对 BGP 相关资源（NetworkGatewayGroup、FlatIPMode 和 BGPPeer）进行后续更新时，请使用管理员集群 kubeconfig 文件。然后，管理员集群会将更改协调到用户集群。如果您在用户集群上直接修改这些资源，则管理员集群会在后续协调中覆盖您的更改。

配置示例

以下部分包含使用 BGP 的平面模式网络模型不同变体的集群配置示例。示例配置文件并不完整，其中忽略了与使用 BGP 的平面模式网络无关的大多数集群设置。

注意 ：以下配置示例中显示的 IP 地址仅为示例，请将这些 IP 地址替换为您自己的 IP 地址。

单栈 IPv4 集群

以下集群配置文件示例展示了使用支持 BGP 的平面模式网络配置单栈 IPv4 集群的设置：

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: bm
  namespace: cluster-bm
spec:
  ...
  clusterNetwork:
    advancedNetworking: true
    flatIPv4: true
    services:
      cidrBlocks:
      - 10.96.0.0/12
  ...
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: ClusterCIDRConfig          
metadata:
  name: cluster-wide-1
  namespace: cluster-bm          # Must match the cluster namespace
spec:
  ipv4:
    cidr: "222.2.0.0/16"
    perNodeMaskSize: 24
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: NetworkGatewayGroup
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm           # Must match the cluster namespace
spec:
  floatingIPs:
  - 10.0.1.100
  - 10.0.3.100
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: FlatIPMode
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
spec:
  enableBGPIPv4: true
  enableBGPIPv6: false
  peerSelector:
    flatipmode-peer: "true"
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer1
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.1.254
  sessions: 2
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer2
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.3.254
  sessions: 2

双栈集群（IPv4 孤岛模式、IPv6 动态平面 IP）

以下集群配置文件示例展示了使用支持 BGP 的仅 IPv6 平面模式网络配置双栈 (IPv4/IPv6) 集群的设置：

注意：spec.flatIPv4 字段默认为 false，在此配置中可以省略。我们在以下示例中添加了此字段，以便进行比较。

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: bm
  namespace: cluster-bm
spec:
  ...
  clusterNetwork:
    advancedNetworking: true
    flatIPv4: false
    pods:
      cidrBlocks:
      - 192.168.0.0/16
    services:
      cidrBlocks:
      - 10.96.0.0/12
      # Additional IPv6 CIDR block determines if the cluster is dual-stack
      - 2620:0:1000:2630:5:2::/112
  ... 
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: ClusterCIDRConfig          
metadata:
  name: cluster-wide-1
  namespace: cluster-bm          # Must match the cluster namespace
spec:
  ipv4:
    cidr: "192.168.0.0/16"
    perNodeMaskSize: 24
  ipv6:
    cidr: "2222:3::/112"
    perNodeMaskSize: 120
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: NetworkGatewayGroup
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm           # Must match the cluster namespace
spec:
  floatingIPs:
  - 10.0.1.100
  - 10.0.3.100
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: FlatIPMode
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
spec:
  enableBGPIPv4: false
  enableBGPIPv6: true
  peerSelector:
    flatipmode-peer: "true"
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer1
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.1.254
  sessions: 2
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer2
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.3.254
  sessions: 2

双栈集群（IPv4 动态平面 IP、IPv6 动态平面 IP）

以下集群配置文件示例展示了使用支持 BGP 的平面模式网络配置双栈集群的设置：

apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1
kind: Cluster
metadata:
  name: bm
  namespace: cluster-bm
spec:
  ...
  clusterNetwork:
    advancedNetworking: true
    flatIPv4: true
    pods:
      cidrBlocks:
      - 192.168.0.0/16
    services:
      cidrBlocks:
      - 10.96.0.0/12
      # Additional IPv6 CIDR block determines if the cluster is dual-stack
      - 2620:0:1000:2630:5:2::/112
  ... 
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: ClusterCIDRConfig          
metadata:
  name: cluster-wide-1
  namespace: cluster-bm          # Must match the cluster namespace
spec:
  ipv4:
    cidr: "222.2.0.0/16"
    perNodeMaskSize: 24
  ipv6:
    cidr: "2222:3::/112"
    perNodeMaskSize: 120
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: NetworkGatewayGroup
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm           # Must match the cluster namespace
spec:
  floatingIPs:
  - 10.0.1.100
  - 10.0.3.100
---
apiVersion: baremetal.cluster.gke.io/v1alpha1
kind: FlatIPMode
metadata:
  name: default
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
spec:
  enableBGPIPv4: true
  enableBGPIPv6: true
  peerSelector:
    flatipmode-peer: "true"
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer1
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.1.254
  sessions: 2
---
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: BGPPeer
metadata:
  name: bgppeer2
  namespace: cluster-bm            # Must match the cluster namespace
  labels:
    flatipmode-peer: "true"
spec:
  localASN: 65001
  peerASN: 65002
  peerIP: 10.0.3.254
  sessions: 2

问题排查

为了帮助您排查与使用 BGP 的平面模式网络相关的问题，本部分介绍了如何检查配置：

1. 验证是否在管理员集群的集群命名空间中创建了 FlatIPModes 对象：

   kubectl get flatipmodes -A --kubeconfig ADMIN_KUBECONFIG
   

   应返回如下所示的内容：

   NAMESPACE                 NAME      AGE
   cluster-bm                default   2d17h
   

2. 验证是否在用户集群上创建了 flatipmodes.networking.gke.io 对象：

   flatipmodes.networking.gke.io 是集群级对象。

   kubectl get flatipmodes.networking.gke.io --kubeconfig USER_KUBECONFIG
   

   应返回如下所示的内容：

   NAME      AGE
   default   2d17h
   

3. 获取 BGPSessions 资源以查看当前会话：

   kubectl get bgpsessions -A --kubeconfig USER_KUBECONFIG
   

   应返回如下所示的内容：

   NAMESPACE     NAME                LOCAL ASN   PEER ASN   LOCAL IP       PEER IP        STATE            LAST REPORT
   kube-system   10.0.1.254-node-01  65500       65000      10.0.1.100     10.0.1.254     Established      2s
   kube-system   10.0.1.254-node-02  65500       65000      10.0.3.100     10.0.1.254     NotEstablished   2s
   kube-system   10.0.3.254-node-01  65500       65000      10.0.1.100     10.0.3.254     NotEstablished   2s
   kube-system   10.0.3.254-node-02  65500       65000      10.0.3.100     10.0.3.254     Established      2s
   

4. 获取 BGPAdvertisedRoute 资源以查看当前通告的路由：

   kubectl get bgpadvertisedroutes -A --kubeconfig USER_KUBECONFIG
   

   应返回如下所示的内容：

   NAMESPACE     NAME                     PREFIX         METRIC
   kube-system   route-via-222-22-208-240   222.2.0.0/24   
   kube-system   route-via-222-22-209-240   222.2.1.0/24   
   

   路由名称指示下一个跃点。例如，上述示例响应中的 route-via-222-22-208-240 指示通告前缀 222.2.0.0/24 的下一个跃点是 222.22.208.240。