Ubuntu Kubernetes网络配置如何实现

Ubuntu上Kubernetes网络配置实现指南

在Ubuntu上配置Kubernetes网络需完成基础集群部署、网络插件安装、网络策略配置及连通性验证四大核心步骤，以下是详细操作流程：

一、准备工作：安装Kubernetes基础组件

更新系统包
执行sudo apt update && sudo apt upgrade -y，确保系统软件包为最新版本。
安装Docker容器运行时
Kubernetes依赖容器运行时，推荐使用Docker（也可选择containerd）：
```
sudo apt install -y docker.io
sudo systemctl enable --now docker  # 启用并启动Docker服务
```

安装Kubernetes核心组件
添加Kubernetes官方APT仓库并安装kubeadm（集群初始化工具）、kubelet（节点代理）、kubectl（命令行工具）：

sudo apt install -y apt-transport-https curl
curl -s https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg | sudo apt-key add -
echo "deb https://apt.kubernetes.io/ kubernetes-xenial main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list
sudo apt update
sudo apt install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl  # 锁定组件版本，避免意外升级

二、初始化Kubernetes Master节点

初始化集群
使用kubeadm初始化Master节点，必须指定--pod-network-cidr参数（与后续网络插件的Pod网段一致，常见值为10.244.0.0/16或192.168.0.0/16）：
```
sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.244.0.0/16
```
初始化完成后，会输出kubeadm join命令（用于Worker节点加入集群），请妥善保存。

配置kubectl
将集群管理员配置复制到用户目录，使当前用户具备集群操作权限：

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

验证Master节点状态
执行kubectl get nodes，此时Master节点应处于NotReady状态（需等待网络插件部署后变为Ready）。

三、安装网络插件（核心步骤）

Kubernetes需通过网络插件实现Pod跨节点通信，以下是主流插件的安装指南：

1. Calico（企业级，支持网络策略）

Calico是基于BGP的三层网络插件，适用于中大规模生产环境，支持精细的Pod网络策略控制。

安装步骤：
下载Calico官方YAML清单（适配最新版本）：
```
curl -O https://docs.projectcalico.org/v3.26/manifests/calico.yaml
```
（可选）修改Pod网段：若集群Pod网段非默认的192.168.0.0/16，需编辑calico.yaml，搜索CALICO_IPV4POOL_CIDR并修改为集群实际网段（如10.244.0.0/16）。
部署Calico组件：
```
kubectl apply -f calico.yaml
```
验证：
查看Calico Pod状态：kubectl get pods -n calico-system，所有Pod应为Running状态。

2. Flannel（轻量级，Overlay网络）

Flannel是入门级网络插件，配置简单，适合中小规模集群或开发测试环境，采用Overlay网络（VXLAN/Host-GW）实现通信。

安装步骤：
下载Flannel YAML清单：
```
curl -O https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/v0.22.0/Documentation/kube-flannel.yml
```
（可选）切换为Host-GW后端（提升同局域网性能）：编辑kube-flannel.yml，搜索net-conf.json，将Backend.Type从vxlan改为host-gw。
部署Flannel组件：
```
kubectl apply -f kube-flannel.yml
```
验证：
查看Flannel Pod状态：kubectl get pods -n kube-flannel，所有Pod应为Running状态。

3. Cilium（高性能，eBPF加速）

Cilium基于eBPF技术，提供极致网络性能（如百万级Pod并发），支持高级安全策略（如L7流量过滤），适合大规模或高性能场景（如高频交易、大流量电商）。

前提条件：
节点内核版本≥5.4（Ubuntu 20.04+默认满足），禁用rp_filter（避免eBPF流量被拦截）：

echo "net.ipv4.conf.all.rp_filter=0" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
echo "net.ipv4.conf.default.rp_filter=0" | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
sudo sysctl -p

安装步骤：
安装Helm（Kubernetes包管理工具）：

curl https://raw.githubusercontent.com/helm/helm/main/scripts/get-helm-3 | bash

添加Cilium Helm仓库并更新：

helm repo add cilium https://helm.cilium.io/
helm repo update

部署Cilium组件：

helm install cilium cilium/cilium --namespace kube-system \
  --set k8sServiceHost=<K8S_API_SERVER_IP> \  # 替换为集群API Server IP
  --set k8sServicePort=6443                   # 默认6443

验证：
查看Cilium Pod状态：kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=cilium，所有Pod应为Running状态；执行kubectl exec -n kube-system cilium-xxxx -- cilium status，输出应显示Status: ready且EBPF: enabled。

四、验证网络连通性

创建测试Pod
部署一个Nginx Pod作为测试目标：
```
kubectl run nginx --image=nginx --port=80 --rm -it --restart=Never
```
执行ip a查看Pod IP（如10.244.1.2），退出Pod（输入exit）。
跨节点Pod通信
在另一个节点创建Busybox Pod，尝试访问Nginx Pod的IP：
```
kubectl run test-pod --image=busybox --rm -it --restart=Never -- wget -qO- http://<Nginx_Pod_IP>
```
若返回Nginx欢迎页面（如<!DOCTYPE html>），则说明网络连通性正常。

五、可选：配置网络策略（增强安全性）

网络策略用于控制Pod之间的通信（如限制某命名空间的Pod只能访问特定端口），以Calico为例：

创建网络策略
以下策略允许default命名空间内所有Pod互相访问，拒绝外部访问：

apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny-all
  namespace: default
spec:
  podSelector: {}  # 匹配所有Pod
  policyTypes:
  - Ingress  # 控制入站流量
  - Egress   # 控制出站流量
  ingress: []  # 禁止所有入站流量
  egress: []   # 禁止所有出站流量

应用策略：kubectl apply -f network-policy.yaml。

测试策略效果
尝试从default命名空间外的Pod访问default命名空间内的Pod，应无法访问；若需允许特定流量，可修改ingress/egress字段（如允许来自kube-system命名空间的流量）。

通过以上步骤，即可在Ubuntu上完成Kubernetes网络配置，实现Pod跨节点通信及安全策略控制。需根据实际场景选择合适的网络插件（如生产环境推荐Calico/Cilium，开发测试推荐Flannel）。