Alauda Container Platform
简体中文

理解 Kube-OVN

本文档描述了 Kube-OVN 的整体架构、各组件的功能以及它们之间的交互关系。

总体而言，Kube-OVN 充当 Kubernetes 和 OVN 之间的桥梁，将成熟的 SDN 与云原生相结合。 这意味着 Kube-OVN 不仅实现了 Kubernetes 下的网络规范，例如 CNI、Service 和 NetworkPolicy， 而且还将大量的 SDN 领域能力带入云原生，比如逻辑交换机、逻辑路由器、VPC、 网关、QoS、ACL 和流量镜像。

Kube-OVN 还保持了良好的开放性，以便与许多技术解决方案进行集成，如 Cilium、Submariner、Prometheus、KubeVirt 等。

Kube-OVN 的组件大致可以分为三类：

  • 上游 OVN/OVS 组件。
  • 核心控制器和代理。
  • 监控、运维工具和扩展组件。

目录

上游 OVN/OVS 组件

这类组件来自 OVN/OVS 社区，经过特定修改以适应 Kube-OVN 使用场景。 OVN/OVS 本身是一个成熟的 SDN 系统，用于管理虚拟机和容器， 我们强烈建议对 Kube-OVN 实现感兴趣的用户先阅读 ovn-architecture(7) 以了解 OVN 是什么以及如何集成它。 Kube-OVN 使用 OVN 的北向接口来创建和协调虚拟网络，并将网络概念映射到 Kubernetes 中。

所有与 OVN/OVS 相关的组件都已打包为镜像，并准备在 Kubernetes 中运行。

ovn-central

ovn-central 部署运行 OVN 的控制平面组件，包括 ovn-nb、ovn-sb 和 ovn-northd。

  • ovn-nb：保存虚拟网络配置，并为虚拟网络管理提供 API。kube-ovn-controller 主要与 ovn-nb 交互，以配置虚拟网络。
  • ovn-sb：保存从 ovn-nb 的逻辑网络生成的逻辑流表，以及每个节点的实际物理网络状态。
  • ovn-northd：将 ovn-nb 的虚拟网络转换为 ovn-sb 中的逻辑流表。

多个 ovn-central 实例将通过 Raft 协议同步数据，以确保高可用性。

ovs-ovn

ovs-ovn 作为 DaemonSet 在每个节点上运行，openvswitch、ovsdb 和 ovn-controller 在 Pod 内部运行。 这些组件充当 ovn-central 的代理，以将逻辑流表转换为实际的网络配置。

核心控制器和代理

这一部分是 Kube-OVN 的核心组件，充当 OVN 和 Kubernetes 之间的桥梁，连接这两个系统，并在它们之间转换网络概念。 大多数核心功能在这些组件中实现。

kube-ovn-controller

此组件负责将 Kubernetes 中的所有资源转换为 OVN 资源，并充当整个 Kube-OVN 系统的控制平面。 kube-ovn-controller 监听与网络功能相关的所有资源的事件，并根据资源变化更新 OVN 中的逻辑网络。 监听的主要资源包括：

Pod，Service，Endpoint，Node，NetworkPolicy，VPC，Subnet，Vlan，ProviderNetwork。

以 Pod 事件为例，kube-ovn-controller 监听 Pod 创建事件，通过内置的内存 IPAM 功能分配地址， 并调用 ovn-central 创建逻辑端口、静态路由和可能的 ACL 规则。 接下来，kube-ovn-controller 将分配的地址以及 CIDR、网关、路由等子网信息写入 Pod 的注解。 然后，kube-ovn-cni 读取这个注解，并用于配置本地网络。

kube-ovn-cni

此组件作为 DaemonSet 在每个节点上运行，实现 CNI 接口，并操作本地 OVS 配置本地网络。

该 DaemonSet 将 kube-ovn 二进制文件复制到每台机器上，作为 kubelet 和 kube-ovn-cni 之间的交互工具。 该二进制文件向 kube-ovn-cni 发送相应的 CNI 请求以进行进一步操作。 默认情况下，二进制文件将复制到 /opt/cni/bin 目录。

kube-ovn-cni 将配置特定的网络以执行适当的流量操作，其主要任务包括：

  1. 配置 ovn-controller 和 vswitchd。
  2. 处理 CNI Add/Del 请求：
    1. 创建或删除 veth 对，并绑定或解绑到 OVS 端口。
    2. 配置 OVS 端口。
    3. 更新宿主机的 iptables/ipset/route 规则。
  3. 动态更新网络 QoS。
  4. 创建并配置 ovn0 NIC，以连接容器网络和宿主机网络。
  5. 配置宿主机 NIC 以实现 Vlan/Underlay/EIP。
  6. 动态配置跨集群网关。

监控、运维工具和扩展组件

这些组件提供监控、诊断和操作工具，以及扩展 Kube-OVN 核心网络能力的外部接口， 并简化日常操作和维护。

kube-ovn-speaker

此组件作为 DaemonSet 在特定标记的节点上运行，向外部发布路由， 允许通过 Pod IP 直接访问容器。

kube-ovn-pinger

此组件作为 DaemonSet 在每个节点上运行，用于收集 OVS 状态信息、节点网络质量、网络延迟等。

kube-ovn-monitor

此组件收集 OVN 状态信息和监控指标。

kubectl-ko

此组件是一个 kubectl 插件，可以快速执行常见操作。

本页概览