Kube-OVN 工作原理与应用场景-EW帮帮网

概述

Kube-OVN 作为一个基于 OVN（Open Virtual Network）的 Kubernetes 网络插件，将成熟的 SDN 技术与云原生环境相结合，为 KubeVirt 虚拟机提供了丰富的网络功能和灵活的配置选项。

1. 工作原理

1.1 网络模型

Kube-OVN 支持多种网络模型：

Overlay 模式：使用 Geneve/Vxlan/STT 隧道封装，适用于跨网络部署
Underlay 模式：直接使用物理网络，无需封装，适用于高性能场景
Vlan 模式：使用 VLAN 标签隔离网络，适用于与现有网络集成
VPC 模式：提供多租户网络隔离，适用于多租户环境

1.2 数据流路径

1.2.1 同节点 Pod 通信

Pod1 发送数据包到 Pod2
数据包通过 veth pair 进入 OVS
OVS 根据流表规则在本地转发到 Pod2
数据包通过 veth pair 进入 Pod2

1.2.2 跨节点 Pod 通信（Overlay 模式）

Pod1 发送数据包到 Pod2（位于不同节点）
数据包通过 veth pair 进入 Node1 的 OVS
OVS 根据流表规则封装数据包（Geneve/Vxlan/STT）
封装后的数据包通过物理网络发送到 Node2
Node2 的 OVS 解封装数据包
数据包通过 veth pair 进入 Pod2

1.2.3 Pod 访问外部网络

分布式网关模式：
- Pod 发送数据包到外部
- 数据包通过 veth pair 进入本节点 OVS
- OVS 将数据包发送到本节点的网关接口
- 网关接口通过 NAT 将数据包发送到外部网络
集中式网关模式：
- Pod 发送数据包到外部
- 数据包通过 veth pair 进入本节点 OVS
- OVS 将数据包封装并发送到网关节点
- 网关节点解封装并通过 NAT 将数据包发送到外部网络

1.3 控制平面和数据平面交互

控制平面流程：
- Kubernetes API 服务器接收资源变更
- kube-ovn-controller 监听资源变更
- kube-ovn-controller 调用 ovn-nb API 更新网络配置
- ovn-northd 将配置转换为逻辑流表
- ovn-sb 存储逻辑流表
数据平面流程：
- ovn-controller 从 ovn-sb 获取逻辑流表
- ovn-controller 将逻辑流表转换为 OVS 流表
- OVS 根据流表规则转发数据包
- kube-ovn-cni 配置本地网络（veth pair、OVS 端口等）

2. KubeVirt 场景下的功能实现与应用

2.1 子网管理功能

在 KubeVirt 场景下，Kube-OVN 通过自定义资源 Subnet 实现子网管理，为虚拟机提供网络隔离和地址管理。

配置示例：

apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Subnet
metadata:
  name: vm-subnet
spec:
  cidr: 10.16.0.0/16
  gateway: 10.16.0.1
  protocol: IPv4
  excludeIps:
  - 10.16.0.1..10.16.0.10
  namespaces:
  - kubevirt-vm-ns
  gatewayType: distributed
  natOutgoing: true
  private: false

应用场景：

虚拟机与容器网络隔离
多租户虚拟机环境

2.2 静态 IP 分配功能

Kube-OVN 支持为 KubeVirt 虚拟机分配静态 IP，确保虚拟机重启后 IP 地址不变。

配置示例：

apiVersion: kubevirt.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: static-ip-vm
  namespace: kubevirt

Kube-OVN 工作原理与应用场景

概述