news 2026/6/23 23:17:23

通过命令模拟pod创建

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张小明

前端开发工程师

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通过命令模拟pod创建

篇文章主要涉及到 kubelet 通过 csi 向运行时发送创建请求,运行时发生了什么?pod 网络又是怎么连通的?

对应的流量图

画板

我们将使用 docker 和 linux Bridge 去完成这个 pod 需求

流程描述

kubelet 通过 CRI 接口调用运行时(如 containerd)创建 pod。该过程分为两步:

创建 Pod Sandbox:运行时先启动一个轻量的 pause 容器。其核心作用是调用 runc 创建并持有一个独立的 Linux Network Namespace,为 Pod 提供网络沙盒环境。

创建业务容器:运行时随后创建业务容器(如 Nginx),并通过指定 network namespace 路径,使其直接加入 pause 容器所在的 Network Namespace,从而实现网络共享。

Pod 沙盒就绪后,运行时调用 CNI 插件配置网络。插件执行如下操作:

创建 veth pair,一端放入容器命名空间内(命名为 eth0),另一端连接至主机网桥(如 br0)

为容器内的 eth0 分配 IP 并设置路由,网关指向网桥。

配置主机 iptables 规则,实现 SNAT 以使 Pod 能访问外部网络,并设置转发规则。

实际操作

创建网桥

这个网桥充当虚拟交换机,所有 pod 流量都通过该设备传递到物理网卡

# 增加一个网卡设备

ip link add name br0 type bridge

# 向网卡设备添加地址

ip addr add 10.0.0.1/24 dev br0

# 设置网卡启动

ip link set dev br0 up

# 验证

ip a

启动 pod 外壳并劫持网络空间

# 创建pod外壳容器

docker run -itd --name my-pod --network=none docker.1ms.run/rancher/mirrored-pause:3.9

# 劫持容器网络命名空间

mkdir -p /var/run/netns

ln -sf /var/run/docker/netns/ce39ddc16db1 /var/run/netns/my-pod

# 验证

ip netns

配置 pod 网络(模拟 CNI 插件)

我们将手动模拟 CNI(bridge)插件的工作:创建 veth pair,连接容器和网桥,分配 IP,设置路由

# 创建一对虚拟以太网设备(veth pair)

# veth-pod:将留在主机默认命名空间的一端

# veth-cont:将留在容器命名空间的一端

ip link add veth-pod type veth peer name veth-cont

# 将veth-cont 放到容器命名空间内部

ip link set veth-cont netns my-pod

# 重命名veth-cont,将其改成符合容器的标准名称eth0

ip netns exec my-pod ip link set veth-cont name eth0

# 启动容器内命名空间网卡

ip netns exec my-pod ip link set eth0 up

# 为容器命名空间内的网卡配置地址要和刚才网关网卡地址一致

ip netns exec my-pod ip addr add 10.0.0.2/24 dev eth0

# 添加到网关的路由

ip netns exec my-pod ip route add default via 10.0.0.1

# 给外面这一端网卡绑定master

ip link set veth-pod master br0

# 启动外面这一端网卡

ip link set veth-pod up

# 验证容器网络命名空间内网络环境

ip netns exec my-pod ip addr show

ip netns exec my-pod route -n

ip netns exec my-pod ping 10.0.0.1

创建业务容器

docker run -itd --name nginx-pod --network container:my-pod nginx:alpine

配置主机网络和 iptables 模拟 kubeporxy

为了让流量能进出 Pod,我们需要配置内核转发和 iptables 规则。

# 开启内核转发功能

echo 1 | sudo tee /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

# 配置SNAT

# 解析:

# 10.244.1.0/24(Pod网段),且要从主机的物理网卡(假设是eth0)出去的流量,将其源IP伪装成主机自己的IP。

# 这样,外部网络回包时才知道送回给哪个主机

iptables -t nat -A POSTROUTING -s 10.0.0.0/24 -o eth0 -j MASQUERADE

# 添加一条 iptables DNAT 规则,将端口转发到业务网络命名空间内

# -t nat: 操作 nat 表

# -A PREROUTING: 在数据包刚到达时就进行规则判断

# -p tcp --dport 30080: 匹配协议为 TCP,且目标端口是 30080 的流量

# -j DNAT: 进行目标地址转换(DNAT)

# --to-destination 10.0.0.2:80: 将目标地址改为 Pod 的 IP 和端口

iptables -t nat -D PREROUTING -p tcp --dport 30080 -j DNAT --to-destination 10.0.0.2:80

iptables -t nat -D OUTPUT -d 127.0.0.1/32 -p tcp --dport 30080 -j DNAT --to-destination 10.0.0.2:80

iptables -t nat -I PREROUTING 1 -p tcp --dport 30080 -j DNAT --to-destination 10.0.0.2:80

iptables -t nat -I OUTPUT 1 -p tcp --dport 30080 -j DNAT --to-destination 10.0.0.2:80

# 验证规则

iptables -t nat -L POSTROUTING -n -v

# 验证访问

curl -v http://192.168.1.114:30080

清理环境

# 删除容器

docker stop 4728aeef69f8

docker stop 3041747824eb

docker rm 3041747824eb

docker rm 4728aeef69f8

重启主机

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