面试题：容器化 - 容器网络模型实现机制

Question

在容器网络模型中，不同容器之间的通信是如何通过网络驱动实现的？以Calico为例，说明其基于CNM的网络实现原理。

Answer 1

不同容器间通信通过网络驱动的实现方式

1. 网络命名空间隔离：每个容器都有自己独立的网络命名空间，就像拥有独立的网络栈，包含网卡、路由表等。网络驱动负责在不同的网络命名空间之间建立通信通道。
2. 虚拟网络设备创建：网络驱动创建虚拟网络设备，如veth对（虚拟以太网设备对）。一端置于容器的网络命名空间内，另一端置于宿主机或其他网络组件中，从而连接容器与外部网络。
3. 网桥或路由配置：通过网桥（如Linux桥接）或路由规则，将容器的虚拟网络设备连接到更大的网络中，使得不同容器间可以通过这个网络基础设施进行通信。
4. IP地址分配：网络驱动为每个容器分配IP地址，确保每个容器在网络中有唯一标识，以便相互识别和通信。

Calico基于CNM的网络实现原理

1. CNM概述：容器网络模型（CNM）定义了容器网络的抽象模型，包含Sandbox（网络命名空间）、Endpoint（虚拟网络接口）和Network（网络隔离域）等概念。
2. Calico网络模型
   • IP地址管理：Calico为每个容器分配一个IP地址，这些IP地址构成一个全局可路由的IP地址池。Calico使用BIRD（Border Gateway Protocol Daemon）等路由守护进程在节点间分发路由信息，使得每个节点都知道如何将数据包路由到其他容器的IP地址。
   • Felix代理：在每个宿主机上运行Felix代理，负责管理该节点上容器的网络配置，包括创建和管理虚拟网络设备、配置路由规则以及应用网络策略。
   • 网络策略实施：Calico通过基于标签的网络策略实现容器间的访问控制。管理员可以定义哪些标签的容器可以相互通信，Felix代理会将这些策略转化为具体的iptables或其他内核级的规则来实施策略。
   • etcd存储：Calico使用etcd分布式键值存储来保存网络配置信息、IP地址分配以及网络策略等数据。所有节点上的Felix代理从etcd获取最新的配置，确保整个集群的网络配置一致性。