IPv4/IPv6 双协议栈

IPv4/IPv6 双协议栈能够将 IPv4 和 IPv6 地址分配给 Pod 和 Service。

如果你为 Kubernetes 集群启用了 IPv4/IPv6 双协议栈网络， 则该集群将支持同时分配 IPv4 和 IPv6 地址。

支持的功能

在 Kubernetes 集群上启用 IPv4/IPv6 双协议栈可提供下面的功能：

• 双协议栈 pod 网络 (每个 pod 分配一个 IPv4 和 IPv6 地址)
• IPv4 和 IPv6 启用的服务 (每个服务必须是一个单独的地址族)
• Pod 的集群外出口通过 IPv4 和 IPv6 路由

先决条件

为了使用 IPv4/IPv6 双栈的 Kubernetes 集群，需要满足以下先决条件：

• Kubernetes 1.16 版本及更高版本
• 提供商支持双协议栈网络（云提供商或其他提供商必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口）
• 支持双协议栈的网络插件（如 Kubenet 或 Calico）

启用 IPv4/IPv6 双协议栈

要启用 IPv4/IPv6 双协议栈，为集群的相关组件启用 IPv6DualStack 特性门控， 并且设置双协议栈的集群网络分配：

• kube-apiserver:
  • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
  • --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
• kube-controller-manager:
  • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
  • --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR> 例如 --cluster-cidr=10.244.0.0/16,fc00::/48
  • --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR> 例如 --service-cluster-ip-range=10.0.0.0/16,fd00::/108
  • --node-cidr-mask-size-ipv4|--node-cidr-mask-size-ipv6 对于 IPv4 默认为 /24，对于 IPv6 默认为 /64
• kubelet:
  • --feature-gates="IPv6DualStack=true"
• kube-proxy:
  • --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
  • --feature-gates="IPv6DualStack=true"

服务

如果你的集群启用了 IPv4/IPv6 双协议栈网络，则可以使用 IPv4 或 IPv6 地址来创建 Service。 你可以通过设置服务的 .spec.ipFamily 字段来选择服务的集群 IP 的地址族。 你只能在创建新服务时设置该字段。.spec.ipFamily 字段的设置是可选的， 并且仅当你计划在集群上启用 IPv4 和 IPv6 的 Service 和 Ingress。 对于出口流量，该字段的配置不是必须的。

说明： 集群的默认地址族是第一个服务集群 IP 范围的地址族，该地址范围通过 kube-controller-manager 上的 --service-cluster-ip-range 标志设置。

你可以设置 .spec.ipFamily 为：

• IPv4：API 服务器将从 service-cluster-ip-range 中分配 ipv4 地址
• IPv6：API 服务器将从 service-cluster-ip-range 中分配 ipv6 地址

以下服务规约不包含 ipFamily 字段。Kubernetes 将从最初配置的 service-cluster-ip-range 范围内分配一个 IP 地址（也称作“集群 IP”）给该服务。

service/networking/dual-stack-default-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

以下服务规约包含 ipFamily 字段。Kubernetes 将从已配置的 service-cluster-ip-range 范围内分配一个 IPv6 地址（也称作“集群 IP”）给该服务。

service/networking/dual-stack-ipv6-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  ipFamily: IPv6
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

为了进行比较，将从已配置的 service-cluster-ip-range 向该服务分配以下 IPV4 地址（也称为“集群 IP”）。

service/networking/dual-stack-ipv4-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  ipFamily: IPv4
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

LoadBalancer 类型

在支持启用了 IPv6 的外部服务均衡器的云驱动上，除了将 ipFamily 字段设置为 IPv6， 将 type 字段设置为 LoadBalancer，为你的服务提供云负载均衡。

出口流量

可以使用可公共路由和非可公共路由的 IPv6 地址块，前提是下层的 CNI 提供程序可以实现这种传输。 如果你拥有使用非公共路由 IPv6 地址的 Pod，并且希望该 Pod 到达集群外目的 （比如，公共网络），你必须为出口流量和任何响应消息设置 IP 伪装。 ip-masq-agent 可以感知双栈， 所以你可以在双栈集群中使用 ip-masq-agent 来进行 IP 伪装。

已知问题

• Kubenet 强制 IPv4，IPv6 的 IPs 位置报告 (--cluster-cidr)

接下来

• 验证 IPv4/IPv6 双协议栈网络