Pod 跨节点通信:Overlay 与路由

跨节点为什么会断

把第 01 篇的场景搬到两台主机上, 问题立刻暴露:

节点 1 (物理 IP 192.168.1.10)        节点 2 (物理 IP 192.168.1.20)
  Pod A: 10.244.0.2                    Pod B: 10.244.1.2
     │网桥 cni0                            │网桥 cni0
     └─ 物理网卡 eth0                      └─ 物理网卡 eth0
              └──────── 物理交换机 ─────────┘

Pod A (10.244.0.2) 要访问 Pod B (10.244.1.2):
1. 包从 Pod A 出来, 到节点1的网桥 → 目标 10.244.1.2 不在本网桥 → 上送主机路由
2. 主机要把它发出去, 但问题来了:
   物理网络(交换机/路由器)根本不认识 10.244.x.x 这些 Pod IP!
   它只认识 192.168.1.x 这些物理 IP
3. 包发到物理网络 → "10.244.1.2 在哪? 不知道" → 丢弃

根子在于: Pod IP(10.244.x.x)是 Kubernetes 虚构出来的一套地址, 物理网络设备对它一无所知. 物理交换机只会按物理 IP(192.168.1.x)转发. 怎么让一个"物理网络不认识的包"跨过物理网络到达对端? 两条思路, 泾渭分明.

路线一: Overlay -- 给包套个"信封"偷渡过去

Overlay(叠加网络) 的思路: 既然物理网络不认识 Pod IP, 那就把整个 Pod 的数据包(包括它的 Pod IP)当作"数据", 塞进一个新的, 用物理 IP 寻址的外层包里. 物理网络只看外层包, 正常转发; 到了对端节点再拆开外层, 取出原始 Pod 包送达. 这个"套信封"的动作叫封装(Encapsulation), 最常用的封装协议是 VXLAN.

节点1 把 Pod A→Pod B 的包封装:

  ┌─────────────────────────────────────────────┐
  │ 外层: 节点1物理IP(192.168.1.10) → 节点2物理IP(192.168.1.20) │  ← 物理网络只看这层
  │   ┌─────────────────────────────────────┐   │
  │   │ 内层(原始包): Pod A(10.244.0.2)        │   │  ← 物理网络看不到, 当数据
  │   │             → Pod B(10.244.1.2)       │   │
  │   └─────────────────────────────────────┘   │
  └─────────────────────────────────────────────┘

物理网络按"192.168.1.10→192.168.1.20"正常转发 → 到节点2拆封 → 取出内层包送给 Pod B

Flannel 的默认模式(VXLAN)就是典型 Overlay. 它胜在"无脑能用"--这也是它成为最简单 CNI 的原因.

路线二: L3 路由 -- 让物理网络学会 Pod 网段的路由

第二条路线根本不封装, 而是反过来让网络学会怎么找到 Pod IP: 在每个节点和(可选的)物理路由器上, 写好路由规则--"要去 10.244.1.0/24 这个网段, 下一跳是节点2(192.168.1.20)". 这样 Pod 包原封不动地在物理网络上传输, 靠路由表逐跳转发.

核心: 给每个节点分一个 Pod 子网, 并让路由表知道"哪个子网在哪个节点"

节点1 的路由表:
  10.244.0.0/24  → 本地(本节点的 Pod)
  10.244.1.0/24  → 下一跳 192.168.1.20(节点2)  ← 关键路由
  10.244.2.0/24  → 下一跳 192.168.1.30(节点3)

于是 Pod A→Pod B 的包(目标 10.244.1.2)直接按这条路由发给节点2, 不封装, 不套信封

问题是: 节点很多, Pod 网段会变, 这些路由谁来维护, 怎么同步到所有节点甚至物理路由器? 答案是 BGP(边界网关协议)--互联网级别的动态路由协议. 每个节点跑一个 BGP 程序, 自动把"我这台节点负责哪个 Pod 网段"广播给其他节点和路由器, 大家动态学习, 自动更新路由表.

Calico 的标志性(原生)模式就是 BGP 路由(无封装), 跨子网时则用 IPIP/VXLAN 兜底. 它胜在"快且透明", 是性能敏感场景的常见选择.

一张表看懂两条路线

承上启下

到这里, 从单节点(第 01 篇)到跨节点(本篇)的 Pod 通信原理就完整了. 但有个一直回避的问题: 这些 namespace, veth, 网桥, VXLAN 隧道, BGP 路由, 在 Pod 创建的瞬间是谁, 怎么自动配好的? 以及--Flannel, Calico 这些名字反复出现, 它们到底是什么, K8s 怎么调用它们? 答案就是 CNI: Kubernetes 把"配置 Pod 网络"这件事定义成一个标准接口, 外包给可插拔的插件. 下一篇揭开它.