一、 背景
在云容器引擎中,容器网络性能和管理效率是关键挑战。传统的网络方案(如 `Bridge` 和 `Macvlan`)在高密度虚拟化环境中存在性能瓶颈和复杂性。`IPVlan` 模式和 Linux 内核路由模式是两种高效的网络虚拟化技术,分别适用于不同的场景。通过将这两种模式集成到云容器引擎网络插件中,可以显著提升容器网络的性能和灵活性。
二、IPVlan 模式的原理
1. 基于 IP 地址的虚拟化:
- `IPVlan` 在单个物理接口上创建多个虚拟接口,所有虚拟接口共享相同的 MAC 地址,但拥有独立的 IP 地址。
- 数据包的分发基于 IP 地址,而不是 MAC 地址,减少了 MAC 地址管理的开销。
2. 两种模式:
- L2 模式:虚拟接口可以直接与同一子网内的其他设备通信。容器网络插件默认选择L2 ,跨子网通信通过VPC的 虚拟路由器提供
- L3 模式:虚拟接口可以跨子网通信,类似于路由器的功能。
3. L内核优化:
- `IPVlan` 直接在内核中处理数据包,减少了用户态和内核态之间的上下文切换,提升了性能。
4. 性能优势:
- 减少 MAC 地址处理:由于共享 MAC 地址,减少了 MAC 地址表的管理和查找开销。
- 高效数据包分发:基于 IP 地址的数据包分发,减少了路由查找的开销。
- 内核直接处理:数据包在内核中直接处理,减少了用户态和内核态之间的上下文切换。
5. 原理示意图
+-------------------+ +-------------------+
| Container 1 | | Container 2 |
| IP: 192.168.1.2 | | IP: 192.168.1.3 |
+-------------------+ +-------------------+
| |
v v
+-------------------------------------------+
| IPVlan Virtual Interface |
| MAC: 00:11:22:33:44:55 |
+-------------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------------+
| Physical Interface |
| MAC: 00:11:22:33:44:55 |
+-------------------------------------------+
三、 Linux 内核路由模式的原理
1. 基于路由表的转发:
- 使用 Linux 内核的路由功能,通过配置路由表实现数据包的转发。
- 每个虚拟接口(或容器)拥有独立的网络命名空间和 IP 地址。
2. 灵活性:
- 支持复杂的路由策略(如策略路由、多路径路由等)。
- 适用于跨子网通信和复杂网络拓扑。
3. 性能特点:
- 路由查找开销:由于需要维护路由表和进行额外的路由查找,性能可能不如 `IPVlan`。
4.原理示意图
+-------------------+ +-------------------+
| Container 1 | | Container 2 |
| IP: 192.168.1.2 | | IP: 192.168.2.2 |
+-------------------+ +-------------------+
| |
v v
+-------------------------------------------+
| Virtual Interface 1 |
| MAC: 00:11:22:33:44:56 |
+-------------------------------------------+
| |
v v
+-------------------------------------------+
| Linux Kernel Routing |
| (Routing Table) |
+-------------------------------------------+
|
v
+-------------------------------------------+
| Physical Interface |
| MAC: 00:11:22:33:44:55 |
+-------------------------------------------+
四、在云容器引擎中集成 IPVlan 模式和 Linux 内核路由模式
1. 插件架构:
- 在网络插件中增加 IPVlan和策略路由模式在开通时指定,支持多种网络模式。
- 选择IPvlan模式,在开通Work节点主机时只能选 ctyunos 。