验证 IPv4/IPv6 双协议栈

本文分享了如何验证 IPv4/IPv6 双协议栈的 Kubernetes 集群。

准备开始

• Kubernetes 1.16 或更高版本
• 提供程序对双协议栈网络的支持 (云供应商或其他方式必须能够为 Kubernetes 节点 提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口)
• 一个能够支持双协议栈的 网络插件， （如 kubenet 或 Calico）。
• 启用双协议栈 集群

验证寻址

验证节点寻址

每个双协议栈节点应分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。 通过运行以下命令来验证是否配置了 IPv4/IPv6 Pod 地址范围。 将示例节点名称替换为集群中的有效双协议栈节点。 在此示例中，节点的名称为 k8s-linuxpool1-34450317-0：

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .spec.podCIDRs}}{{printf "%s\n" .}}{{end}}'

10.244.1.0/24
a00:100::/24

应该分配一个 IPv4 块和一个 IPv6 块。

验证节点是否检测到 IPv4 和 IPv6 接口（用集群中的有效节点替换节点名称。 在此示例中，节点名称为 k8s-linuxpool1-34450317-0）：

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .status.addresses}}{{printf "%s: %s \n" .type .address}}{{end}}'

Hostname: k8s-linuxpool1-34450317-0
InternalIP: 10.240.0.5
InternalIP: 2001:1234:5678:9abc::5

验证 Pod 寻址

验证 Pod 已分配了 IPv4 和 IPv6 地址。（用集群中的有效 Pod 替换 Pod 名称。 在此示例中， Pod 名称为 pod01）

kubectl get pods pod01 -o go-template --template='{{range .status.podIPs}}{{printf "%s \n" .ip}}{{end}}'

10.244.1.4
a00:100::4

你也可以通过 status.podIPs 使用 Downward API 验证 Pod IP。 以下代码段演示了如何通过容器内称为 MY_POD_IPS 的环境变量公开 Pod 的 IP 地址。

env:
- name: MY_POD_IPS
  valueFrom:
    fieldRef:
      fieldPath: status.podIPs

使用以下命令打印出容器内部 MY_POD_IPS 环境变量的值。 该值是一个逗号分隔的列表，与 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址相对应。

kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS

MY_POD_IPS=10.244.1.4,a00:100::4

Pod 的 IP 地址也将被写入容器内的 /etc/hosts 文件中。 在双栈 Pod 上执行 cat /etc/hosts 命令操作。 从输出结果中，你可以验证 Pod 的 IPv4 和 IPv6 地址。

kubectl exec -it pod01 -- cat /etc/hosts

# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1    localhost
::1    localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0    ip6-localnet
fe00::0    ip6-mcastprefix
fe00::1    ip6-allnodes
fe00::2    ip6-allrouters
10.244.1.4    pod01
a00:100::4    pod01

验证服务

在不设置 ipFamily 字段的情况下创建以下服务。 如果未设置此字段，则服务会通过 kube-controller-manager 上的 --service-cluster-ip-range 标志从第一个配置的范围中获取 IP。

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

通过查看该服务的 YAML ，你可以观察到该服务的 ipFamily 字段已被设置。 其取值反映的是通过 kube-controller-manager 的 --service-cluster-ip-range 标志所设置的第一个地址范围的地址族。

kubectl get svc my-service -o yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  creationTimestamp: "2019-09-03T20:45:13Z"
  labels:
    app: MyApp
  name: my-service
  namespace: default
  resourceVersion: "485836"
  selfLink: /api/v1/namespaces/default/services/my-service
  uid: b6fa83ef-fe7e-47a3-96a1-ac212fa5b030
spec:
  clusterIP: 10.0.29.179
  ipFamily: IPv4
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 9376
  selector:
    app: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

在 ipFamily 字段设置为 IPv6 的情况下创建一下服务。

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

验证服务是否是 IPv6 地址块获取集群 IP 地址。 然后，你可以通过 IP 和端口验证对服务的访问。

kubectl get svc -l app=MyApp

NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
my-service   ClusterIP   fe80:20d::d06b   <none>        80/TCP    9s

创建双协议栈负载均衡服务

如果云提供商支持配置启用 IPv6 的外部负载均衡器，则将 ipFamily 字段设置为 IPv6 并将 type 字段设置为 LoadBalancer 的方式创建以下服务：

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

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

验证服务是否从 IPv6 地址块中接收到 CLUSTER-IP 地址以及 EXTERNAL-IP。 然后，你可以通过 IP 和端口验证对服务的访问。

kubectl get svc -l app=MyApp

NAME         TYPE        CLUSTER-IP       EXTERNAL-IP                     PORT(S)        AGE
my-service   ClusterIP   fe80:20d::d06b   2001:db8:f100:4002::9d37:c0d7   80:31868/TCP   30s