背景

官方提供了多篇文檔說明如何配置 Cilium 和 BGP 協(xié)同工作，本文主要對以下部分功能進(jìn)行驗證：

Using BIRD to run BGP[1]

Using kube-router to run BGP[2]

BGP[3]

Cilium BGP Control Plane[4]

為了模擬支持 BGP 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，文中所有節(jié)點均是通過 vagrant 創(chuàng)建的 VM， 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D。

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注意：實際配置時使用 vagrant 創(chuàng)建的 VM 模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并不便利。可以參考以下文章，使用 ContainerLab 和 Kind 進(jìn)行驗證。參考：https://mp.weixin.qq.com/s/k25e7gTIIJLnL_FLlgdHUw

上圖中，Router 節(jié)點包含多張網(wǎng)卡并將作為其他兩臺主機的網(wǎng)關(guān)，對應(yīng)的系統(tǒng)配置如下：

net.ipv4.ip_forward=1
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6=1
net.ipv6.conf.all.forwarding=1

node1、node2 節(jié)點均只包含一張網(wǎng)卡，其默認(rèn)路由均指向 router 節(jié)點（node1 指向 10.0.1.2，node2 指向 10.0.2.2）。

node1、node2 上將部署 Kubernetes 和 Cilium。

基于 Bird 部署容器網(wǎng)絡(luò)

Cilium 為 PodCIDR 提供了 Encapsulation 和 Native-Routing 兩種組網(wǎng)方式。

Native-Routing 方案中，Cilium 會將 PodCIDR 中的跨節(jié)點流量委托給 Linux 內(nèi)核的路由子系統(tǒng)，此時 Linux 內(nèi)核需要知道如何路由 PodCIDR 中的特定地址。

當(dāng)用戶的所有 Node 處于同一個 L2 網(wǎng)絡(luò)時，我們可以設(shè)置參數(shù) autoDirectNodeRoutes=true ，此時整個 PodCIDR 路由信息被插入到每個節(jié)點的內(nèi)核路由表中，用戶無需其他額外工作即部署完成。

上述測試環(huán)境中，Node1 和 Node2 分別處于 10.0.1.0/24 和 10.0.2.0/24 ，并不滿足設(shè)置 autoDirectNodeRoutes 的條件，因此我們需要借助設(shè)置 BGP 服務(wù)完成 PodCIDR 組網(wǎng)。

參考Using BIRD to run BGP[5]文檔中的描述，并結(jié)合測試環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，我們設(shè)定測試節(jié)點的 ASN 如下圖：

1. FRR 設(shè)置

在 router 上部署軟件路由器 FRR (參考：https://rpm.frrouting.org/)， 如下：

FRRVER="frr-stable"
curl-Ohttps://rpm.frrouting.org/repo/$FRRVER-repo-1-0.el7.noarch.rpm
sudoyuminstall./$FRRVER*
sudoyuminstallfrrfrr-pythontools

修改 /etc/frr/daemons 文件，打開 bgpd 功能（設(shè)置配置文件中 bgpd=yes）。編輯 /etc/frr/frr.conf 文件，寫入以下 BGP 相關(guān)的配置：

frrversion8.4.1
frrdefaultstraditional
hostnamerouter#主機名
logsysloginformational
!
routerbgp65100#router節(jié)點的本地ASN
bgprouter-id192.168.121.16#router-id
nobgpebgp-requires-policy
neighbor10.0.1.10remote-as65010#配置Node1作為router的鄰居，ASN為65010
neighbor10.0.2.10remote-as65020#配置Node2作為router的鄰居，ASN為65020
exit
!

完成上述配置后，啟動 frr 服務(wù)systemctl restart frr!

2. 部署 Cilium

登錄 Node1 或 Node2 部署 Cilium，配置如下：

k8sServiceHost:"10.0.1.10"
k8sServicePort:6443
kubeProxyReplacement:strict
devices:eth1
ipam:
operator:
clusterPoolIPv4PodCIDR:"172.31.254.0/23"
clusterPoolIPv4PodCIDRList:[]
clusterPoolIPv4MaskSize:26
loadBalancer:
mode:dsr
tunnel:disabled
autoDirectNodeRoutes:false
bpf:
masquerade:true
ipv4NativeRoutingCIDR:"172.31.254.0/23"
socketLB:
enabled:true
nodePort:
enabled:true
externalIPs:
enabled:true
hostPort:
enabled:true

Cilium 容器就緒后，Kubernetes 集群中可以正常創(chuàng)建容器并分配容器IP，但是跨節(jié)點容器無法正常通信。

3. 部署 Bird

Cilium 官方文檔中，給出了 Bird2 的配置示例。我們可以直接通過yum -y install bird2安裝。

查看各個節(jié)點分配的 PodCIDR 網(wǎng)段，執(zhí)行kubectl -n kube-system exec -it ds/cilium -- cilium node list：

參考以下配置 bird2 服務(wù)，配置文件 /etc/bird.conf

routerid10.0.1.10;
protocoldevice{
scantime10;#Scaninterfacesevery10seconds
}
#Disableautomaticallygeneratingdirectroutestoallnetworkinterfaces.
protocoldirect{
disabled;#Disablebydefault
}
#ForbidsynchronizingBIRDroutingtableswiththeOSkernel.
protocolkernel{
ipv4{#ConnectprotocoltoIPv4tablebychannel
importnone;#Importtotable,defaultisimportall
exportnone;#Exporttoprotocol.defaultisexportnone
};
}
#StaticIPv4routes.
protocolstatic{
ipv4;
route172.31.254.0/26via"cilium_host";#將 PodCICR 通告到上游，PS：這里是 Node1 分配到的 PodCIDR
}
#BGPpeers
protocolbgpuplink0{
description"BGPuplink0";
local10.0.1.10as65010;#設(shè)置當(dāng)前節(jié)點的 ASN ，PS：這里示例的是 Node1
neighbor10.0.1.2as65100;#設(shè)置節(jié)點的Neighbor，這里是router節(jié)點
ipv4{
importfilter{reject;};
exportfilter{accept;};
};
}

在 Node1、Node2 按照上述方式配置完成 Bird2 后啟動服務(wù)。執(zhí)行以下命令檢查 BGP 連接是否正常：

#在router執(zhí)行以下命令

#查看bgppeer連接
vtysh-c"showbgpsummary"
#查看注冊到router的路由信息
vtysh-c"showbgpipv4all"

完成上述流程后，使得 Node1 和 Node2 上的容器網(wǎng)絡(luò)打通，并且任意以 router 節(jié)點作為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的服務(wù)器都可以直連 PodIP。

查看 router 接地的路由信息如下：

上圖中，我們發(fā)現(xiàn) router 節(jié)點被注入了 PodCIDR 。

本文測試環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞浅：唵危瑢嶋H上直接通過命令行直接在 router 節(jié)點上插入路由信息可以達(dá)到同樣效果。在實際生產(chǎn)中，我們可以通過 BGP 動態(tài)發(fā)現(xiàn)簡化配置流程。

內(nèi)置 BGP

Cilium 1.10 之后的版本內(nèi)置了 BGP Speaker 的功能，用戶無需在節(jié)點上部署 Bird2 也可以向外廣播節(jié)點的 PodCIDR 信息，并且 1.12 版本中 Cilium 參考 Metallb 實現(xiàn)支持基于 BGP + ECMP 的 LoadBalancer 功能。

參考文檔[6]中的描述，啟用內(nèi)置的 BGP 能力需要額外創(chuàng)建以下 ConfigMap，Cilium-Agent 和 Cilium-Operator 啟動時均會掛載該配置。

apiVersion:v1
kind:ConfigMap
metadata:
name:bgp-config
namespace:kube-system
data:
config.yaml:|
peers:
-peer-address:192.168.121.16
peer-asn:65100
my-asn:65000
address-pools:
-name:default
protocol:bgp
addresses:
-192.0.2.0/24

上述配置中，Cilium 將使用 192.168.121.16 連接 router 節(jié)點的 bgpd 服務(wù)（PS：BGP 建立連接是基于 TCP 的），并且 Node1 和 Node2 將使用相同的 ASN 65000。

address-pools 指定的是 LoadBalanacer 的 IP 地址池，當(dāng)用戶創(chuàng)建 LoadBalancer 類型的 Service 時，Cilium 將自動從該地址池中分配 ip 地址，并自動進(jìn)行 BGP 宣告。

安裝上述 Configmap 后，我們需要為 Cilium 為添加如下配置：

bgp:
enabled:true
announce:
loadbalancerIP:true
podCIDR:true
loadBalancer:
mode:snat#此處使用dsr模式時，存在問題

創(chuàng)建 service 如下：

apiVersion:v1
kind:Service
metadata:
name:whoami-lb
spec:
type:LoadBalancer
ports:
-port:80
targetPort:80
protocol:TCP
name:http
selector:
app:whoami

cilium 自動分配 192.0.2.0 作為 service 的 EXTERNAL-IP：

我們登錄 router 節(jié)點通過 vtysh 查看 Cilium 是否 bgpd 服務(wù)建立了連接，并且查看其通告的路由信息如下：

需要注意，router 節(jié)點上我們需要添加 ECMP 的相關(guān)配置，并且依然靜態(tài)指定 Node1 和 Node2 作為 neighbor 如下：

frrversion8.4.1
frrdefaultstraditional
hostnamerouter
logsysloginformational
!
routerbgp65100
bgpbestpathas-pathmultipath-relax
bgpbestpathbandwidthskip-missing
bgprouter-id192.168.121.16
nobgpebgp-requires-policy
neighbor10.0.1.10remote-as65000
neighbor10.0.2.10remote-as65000
exit
!

執(zhí)行vtysh -c "show bgp ipv4 unicast 192.0.2.0/32"我們可以查看當(dāng)前，F(xiàn)RR 執(zhí)行 ECMP 時的路徑選擇：

Cilium BGP Control Plane

BGP Controller 控制器是 Cilium 高版本推出的針對內(nèi)置 BGP Speaker 更加細(xì)粒度的控制功能，其功能是上述 ConfigMap 的擴展。

責(zé)任編輯：彭菁