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k8s的flannel生产实战与常见问题排查

news 2025/5/14 21:00:30

关于 Kubernetes Flannel 插件的详细教程及生产环境实战指南，涵盖核心概念、安装配置、常见问题排查与优化策略

一、Flannel 概述

Flannel 是 Kubernetes 最常用的 CNI（Container Network Interface）插件之一，用于为集群中的 Pod 提供跨节点通信。其核心功能是分配 Pod IP 并建立覆盖网络（Overlay Network），支持多种后端（Backend）如 VXLAN、host-gw、UDP 等。

核心特性

简单轻量：配置简单，资源消耗低。
IP 地址管理（IPAM）：自动为每个节点分配子网。
跨节点通信：通过覆盖网络实现 Pod 跨节点互通。

二、安装与配置 Flannel

1. 前置条件

已部署 Kubernetes 集群（kubeadm、kops 等工具搭建）。
节点间网络互通（开放 UDP 8472/VXLAN 或相应端口）。

2. 安装 Flannel

# 使用官方 Manifest 安装最新版本
kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

# 或通过 Helm 安装（需预先安装 Helm）
helm repo add flannel https://flannel-io.github.io/flannel/
helm install flannel flannel/flannel

3. 配置 Flannel 后端

Flannel 支持多种后端模式，需根据网络环境选择：

后端模式	适用场景	性能	配置示例
VXLAN	跨子网、云环境（默认）	中等	`net-conf.json: { "Network": "10.244.0.0/16", "Backend": { "Type": "vxlan" } }`
host-gw	同子网、物理网络	高	`Backend: { "Type": "host-gw" }`
UDP	老旧内核兼容（不推荐生产）	低	`Backend: { "Type": "udp" }`
WireGuard	加密通信（需内核支持）	中等	`Backend: { "Type": "wireguard" }`

修改配置示例（通过 ConfigMap部署）：

# kube-flannel.yml 片段
net-conf.json: |
{
    "Network": "10.244.0.0/16",
    "Backend": {
      "Type": "host-gw"
    }
}

三、生产环境实战指南

1. 高可用性

多副本部署：确保 kube-flannel-ds DaemonSet 在所有节点运行。
节点失效恢复：Flannel 依赖 Kubernetes 节点状态更新，确保 kubelet 健康。

2. 网络策略

NetworkPolicy 支持：Flannel 自身不提供网络策略，需结合 Calico 或 Cilium。
防火墙规则：开放 VXLAN UDP 8472 或 host-gw 的 IP 协议。

3. 监控与日志

日志收集：查看 Flannel Pod 日志定位问题：

命令示例：
kubectl logs -n kube-system <flannel-pod-name> --tail=100
Metrics 监控：集成 Prometheus 监控 Flannel 指标（需配置 ServiceMonitor）。

4. 安全加固

Pod 安全上下文：限制 Flannel Pod 的权限：

#yaml示例
securityContext:privileged: falsecapabilities:add: ["NET_ADMIN"]

加密通信：使用 WireGuard 或 IPSec 后端加密跨节点流量。

5. 性能优化

MTU 调整：根据网络环境调整 MTU（避免分片）：

json示例：

"Backend": {
"Type": "vxlan",
"MTU": 1450
}
避免 UDP 后端：仅在测试环境使用 UDP，生产环境优先选择 VXLAN 或 host-gw。

四、常见问题排查

1. Pod 无法跨节点通信

检查路由表：
# 在节点上执行
ip route show | grep flannel
验证防火墙：确保 VXLAN（UDP 8472）或 host-gw（IP 协议）端口开放。
查看 Flannel 日志：

kubectl logs -n kube-system <flannel-pod-name> | grep "Failed"

2. IP 地址分配冲突

清理旧配置：

ip link delete flannel.1
rm -rf /var/lib/cni/flannel/*
重置 Flannel：重启 Flannel DaemonSet 并重建 Pod。

3. 性能瓶颈

切换后端模式：从 VXLAN 切换到 host-gw（需同子网）。
调整 MTU：根据网络实际 MTU 优化（如 AWS 默认 MTU 为 9001）。

五、与其他 CNI 插件对比

CNI 插件	优势	劣势
Flannel	简单、轻量、易部署	功能单一（需配合其他插件）
Calico	支持网络策略、BGP 路由	配置复杂
Cilium	基于 eBPF、高级安全特性	资源消耗较高