VPC Network Model

Model Definition

Модель сети VPC бесшовно сочетает маршрутизацию VPC с базовой сетью, делая её идеальной для сценариев с высоким уровнем производительности. Однако максимальное количество узлов, разрешённое в кластере, определяется квотой маршрутов VPC. В модели сети VPC блоки CIDR контейнеров отделены от блоков CIDR узлов. Чтобы выделить IP‑адреса контейнерам, работающим на узле в кластере, каждый узел в кластере получает блок CIDR контейнеров с фиксированным числом IP‑адресов. Модель сети VPC превышает модель туннельной сети контейнеров по производительности, поскольку не имеет накладных расходов на инкапсуляцию туннеля. При использовании модели сети VPC в кластере таблица маршрутов VPC автоматически настраивает маршруты между блоками CIDR контейнеров и блоками CIDR VPC. Это означает, что pod‑ы внутри кластера могут быть доступны напрямую с облачных серверов в том же VPC, даже если они находятся вне кластера.

Figure 1 модель сети VPC

• Взаимодействие pod‑ов на одном узле: пакеты напрямую пересылаются через IPvlan.
• Взаимодействие pod‑ов на разных узлах: трафик обращается к шлюзу по умолчанию, следуя маршруту, указанному в таблице маршрутов VPC, а затем пересылается к целевому pod‑у на другом узле с использованием маршрутизации VPC.
• Взаимодействие pod‑а с Интернетом: когда контейнер в кластере должен получить доступ к Интернету, CCE использует NAT для преобразования IP‑адреса контейнера в IP‑адрес узла, чтобы pod взаимодействовал внешне, используя IP‑адрес узла.

Advantages and Disadvantages

• Высокая производительность и упрощённое локализование сетевых отказов достигаются за счёт устранения необходимости в туннельной инкапсуляции.
• Таблица маршрутов VPC автоматически настраивает маршруты между блоками CIDR контейнеров и блоками CIDR VPC. Это позволяет ресурсам в VPC напрямую взаимодействовать с контейнерами в кластере.
  Note

  Точно так же, если VPC доступен другим VPC или дата‑центрам и таблица маршрутов VPC содержит маршруты к блокам CIDR контейнеров, ресурсы в других VPC или дата‑центрах могут напрямую взаимодействовать с контейнерами в кластере, при условии отсутствия конфликтов между сетевыми блоками CIDR.

• Количество узлов ограничено квотой маршрутов VPC.
• Каждому узлу назначается блок CIDR фиксированного размера, что приводит к растрачиванию IP‑адресов в блоке CIDR контейнеров.
• Pod‑ы не могут напрямую использовать такие функции, как EIP и группы безопасности.

Application Scenarios

• Требования к высокой производительности: поскольку не требуется туннельная инкапсуляция, модель сети VPC обеспечивает производительность, близкую к производительности сети VPC, по сравнению с моделью туннельной сети контейнеров. Поэтому модель сети VPC применяется в сценариях с высокими требованиями к производительности, таких как AI‑вычисления и обработка больших данных.
• Малые и средние сети: из‑за ограничения на таблицы маршрутов VPC рекомендуется, чтобы количество узлов в кластере было не более 1000.

Container IP Address Management

• Блоки CIDR контейнеров отделены от блоков CIDR узлов.
• IP‑адреса выделяются по узлам. Один блок CIDR фиксированного размера (настраиваемый) выделяется каждому узлу в кластере из блока CIDR контейнеров.
• Блок CIDR контейнеров последовательно назначает блоки CIDR новым узлам в циклическом порядке.
• IP‑адреса из блоков CIDR, назначенных узлу, распределяются pod‑ам, запланированным на этот узел, циклическим образом.

Figure 2 Управление IP‑адресами сети VPC

Recommendation for CIDR Block Planning

• Три блока CIDR не могут перекрываться. В противном случае возникает конфликт.
• Убедитесь, что каждый блок CIDR имеет достаточное количество IP‑адресов.
  • IP‑адреса в блоке CIDR кластера должны соответствовать масштабу кластера. В противном случае узлы не могут быть созданы из‑за недостатка IP‑адресов.
  • IP‑адреса в блоке CIDR контейнеров должны соответствовать масштабу сервисов. В противном случае pod‑ы не могут быть созданы из‑за недостатка IP‑адресов. Количество pod‑ов, которые могут быть созданы на каждом узле, также зависит от других параметров.

Example of VPC Network Access

1. Используйте kubectl для доступа к кластеру. Для подробностей смотрите Доступ к кластеру с помощью kubectl.
2. Создать Deployment в кластере.

   Создайте deployment.yaml файл. Следующее показывает пример:

   kind: Deployment
   apiVersion: apps/v1
   metadata:
     name: example
     namespace: default
   spec:
     replicas: 4
     selector:
       matchLabels:
         app: example
     template:
       metadata:
         labels:
           app: example
       spec:
         containers:
           - name: container-0
             image: 'nginx:perl'
         imagePullSecrets:
           - name: default-secret
   
   

   Создайте рабочую нагрузку.

   kubectl apply -f deployment.yaml
   
   

3. Проверьте запущенные Поды.

   kubectl get pod -owide
   
   

   Вывод команды:

   NAME                       READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE           NOMINATED NODE   READINESS GATES
   example-86b9779494-l8qrw   1/1     Running   0          14s   172.16.0.6   192.168.0.99   <none>           <none>
   example-86b9779494-svs8t   1/1     Running   0          14s   172.16.0.7   192.168.0.99   <none>           <none>
   example-86b9779494-x8kl5   1/1     Running   0          14s   172.16.0.5   192.168.0.99   <none>           <none>
   example-86b9779494-zt627   1/1     Running   0          14s   172.16.0.8   192.168.0.99   <none>           <none>
   
   

4. Используйте облачный сервер в том же VPC, чтобы напрямую получить доступ к IP‑адресу пода из внешней сети кластера. Вы также можете получить доступ к поду, используя его IP‑адрес внутри самого пода или с узла в кластере. В следующем примере получите доступ к IP‑адресу пода внутри пода. example-86b9779494-l8qrw это имя Под, и 172.16.0.7 это IP‑адрес Пода.

   kubectl exec -it example-86b9779494-l8qrw -- curl 172.16.0.7
   
   

   Если отображается следующая информация, рабочая нагрузка может быть правильно доступна:

   <!DOCTYPE html>
   <html>
   <head>
   <title>Welcome to nginx!</title>
   <style>
       body {
           width: 35em;
           margin: 0 auto;
           font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;
       }
   </style>
   </head>
   <body>
   <h1>Welcome to nginx!</h1>
   <p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
   working. Further configuration is required.</p>
   
   <p>For online documentation and support please refer to
   <a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
   Commercial support is available at
   <a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
   
   <p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
   </body>
   </html>