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原创

云容器引擎网络插件增加ipvlan模式的原理和使用

2025-03-21 09:51:09
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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 。

 

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云容器引擎网络插件增加ipvlan模式的原理和使用

2025-03-21 09:51:09
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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

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|   Container 1     |       |   Container 2     |
|  IP: 192.168.1.2  |       |  IP: 192.168.1.3  |
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         |                           |
         v                           v
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|              IPVlan Virtual Interface     |
|              MAC: 00:11:22:33:44:55       |
+-------------------------------------------+
         |
         v
+-------------------------------------------+
|              Physical Interface           |
|              MAC: 00:11:22:33:44:55       |
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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

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|   Container 1     |       |   Container 2     |
|  IP: 192.168.1.2  |       |  IP: 192.168.2.2  |
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         v                           v
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|              Virtual Interface 1          |
|              MAC: 00:11:22:33:44:56       |
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         |                           |
         v                           v
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|              Linux Kernel Routing         |
|              (Routing Table)              |
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         |
         v
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|              Physical Interface           |
|              MAC: 00:11:22:33:44:55       |
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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 。

 

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