「云原生」Kubernetes（k8s）Calico 客户端工具 calicoctl

一、概述

calicoctl 是 Calico 客户端管理工具。 可以方便的管理 calico 网络，配置和安全策略，calicoctl 命令行提供了许多资源管理命令，允许您创建，修改，删除和查看不同的 Calico 资源，网络资源包含：node，bgpPeer，hostEndpoint，workloadEndpoint，ipPool，policy，profile等。

官方文档：https://projectcalico.docs.tigera.io/reference/calicoctl/

关于Calico 可以参考我这篇文章：Kubernetes（k8s）CNI（Calico）网络模型原理

二、calicoctl 安装

wget https://github.com/projectcalico/calico/releases/download/v3.24.5/calicoctl-linux-amd64
mv calicoctl-linux-amd64 /usr/local/bin/calicoctl 
chmod +x /usr/local/bin/calicoctl

# 查看
calicoctl version           

三、calicoctl 简单使用

calicoctl通过读写calico的数据存储系统（datastore）进行查看或者其他各类管理操作，通常，它需要提供认证信息经由相应的数据存储完成认证。在使用Kubernetes API数据存储时，需要使用类似kubectl的认证信息完成认证。它可以通过环境变量声明的DATASTORE_TYPE和KUBECONFIG接入集群，例如以下命令格式运行calicoctl：

1）认证信息配置

export KUBECONFIG=/path/to/your/kubeconfig
export DATASTORE_TYPE=kubernetes

# 查看帮助
calicoctl --help
# 查看calico节点
calicoctl get nodes           

2）查看 IP 资源池

calicoctl get ipPools
calicoctl get ipPool -o yaml           

3）配置 IP 池

IP 池 是 Calico 使用的 IP 地址范围 工作负载终端节点。

定义两个在此群集中使用的 IP 池。 您可以仅使用一个 池，但我们定义了两个，编排操作如下：

cat > pool1.yaml <<EOF
apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: IPPool
metadata:
  name: pool1
spec:
  cidr: 10.245.1.0/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
  disabled: false
  nodeSelector: all()
EOF

cat > pool2.yaml <<EOF
apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: IPPool
metadata:
  name: pool2
spec:
  cidr: 10.245.2.0/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
  disabled: true
  nodeSelector: all()
EOF           

执行并查看

# 先查看IP资源池
calicoctl get ipPools

# 创建两个IP资源池
calicoctl create -f pool1.yaml
calicoctl create -f pool2.yaml

# 查看
calicoctl get ipPools           

如果使用kubectl创建，就必须查询apiVersion和kind

# 先删除上面新建的两个ip资源池
calicoctl delete -f pool1.yaml
calicoctl delete -f pool2.yaml
calicoctl get ipPools

# 未修改前执行，发现是无法匹配对应的kind
kubectl create -f pool1.yaml

# 查看apiVersion
kubectl api-versions|grep calico
# 查看kind
kubectl api-resources -o wide|grep calico|grep IPPool           

修改

# 这里只需要把apiVersion换掉既可
cat > pool3.yaml <<EOF
apiVersion: crd.projectcalico.org/v1
kind: IPPool
metadata:
  name: pool3
spec:
  cidr: 10.245.3.0/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
  disabled: false
  nodeSelector: all()
EOF

cat > pool4.yaml <<EOF
apiVersion: crd.projectcalico.org/v1
kind: IPPool
metadata:
  name: pool4
spec:
  cidr: 10.245.4.0/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
  disabled: true
  nodeSelector: all()
EOF

# 先查看ip资源池
calicoctl get ipPools

# 执行
kubectl create -f pool3.yaml
kubectl create -f pool4.yaml           

4）IP 资源池示例演示

利用注解cni.projectcalico.org/ipv4pools。

cat > ipv4pools-deployment-test.yaml <<EOF
# apiVersion: projectcalico.org/v3
apiVersion: crd.projectcalico.org/v1
kind: IPPool
metadata:
  name: new-pool1
spec:
  blockSize: 31
  cidr: 10.244.3.220/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
---
# apiVersion: projectcalico.org/v3
apiVersion: crd.projectcalico.org/v1
kind: IPPool
metadata:
  name: new-pool2
spec:
  blockSize: 31
  cidr: 10.244.4.221/24
  ipipMode: Never
  natOutgoing: true
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: fixed-ip-test2
  namespace: default
  labels:
    k8s-app: cloudnativer-test
spec:
  replicas: 3
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: cloudnativer-test
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: cloudnativer-test
      annotations:
        # 【注意】不能使用单引号
        "cni.projectcalico.org/ipv4pools": "[\"new-pool1\",\"new-pool2\"]"
    spec:
      containers:
      - name: fixed-ip-test
        image: nginx:1.7.9
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80
EOF           

5）固定 IP 示例演示

利用注解 cni.projectcalico.org/ipAddrs

# vi fixed-ip-test-deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: fixed-ip-test
  namespace: default
  labels:
    k8s-app: cloudnativer-test
spec:
  replicas: 1
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: cloudnativer-test
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: cloudnativer-test
      annotations:
        cni.projectcalico.org/ipAddrs: "[\"10.244.1.220\"]"
    spec:
      containers:
      - name: fixed-ip-test
        image: nginx:1.7.9
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80           

6）网络策略（NetworkPolicy）

网络策略资源 （NetworkPolicy） 表示应用的一组有序规则 到与 标签选择器。NetworkPolicy 是命名空间资源。 NetworkPolicy 在特定命名空间中 仅适用于 工作负载终端节点资源 在该命名空间中。两个资源位于同一命名空间中，如果 namespace 两者上的值设置相同。 看 全局网络策略资源 对于非命名空间网络策略。

【示例】此示例策略允许来自 TCP 流量 frontend 端口 6379 的终结点 database 端点。

# vim networkpolicy-test.yaml
apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: allow-tcp-6379
  namespace: production
spec:
  selector: role == 'database'
  types:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - action: Allow
    metadata:
      annotations:
        from: frontend
        to: database
    protocol: TCP
    source:
      selector: role == 'frontend'
    destination:
      ports:
      - 6379
  egress:
  - action: Allow           

执行

kubectl create ns production
calicoctl create -f networkpolicy-test.yaml
# 查看
calicoctl get networkPolicy --namespace=production -oyaml           

想了解更多网络策略，可以查看官方文档：https://projectcalico.docs.tigera.io/reference/resources/networkpolicy

四、Kube-ipam

Kube-ipam 基于etcd分布式存储实现kubernetes动态IP网络分配管理，确保集群中IP地址的唯一性。Kube-ipam支持给kubernetes集群中的Pod固定IP地址，同时支持resolv.conf的DNS配置。这个需要基于网络插件（例如：macvlan、ipvlan、kube-router、bridge、calico等），这里就使用calico网络插件来实现。

一些场景往往对IP地址有依赖，需要使用固定IP地址的Pod，可以使用kube-ipam轻松解决这类问题。例如，mysql主从架构的时候，主database与从database之间的同步；例如keepalived做集群HA的时候，两个节点之间检测通信等；例如某些安全防护设备，需要基于IP地址进行网络安全访问策略限制的场景等。

GitHub地址：https://github.com/cloudnativer/kube-ipam

1）安装kube-ipam

请确保你的kubelet正确的配置了network-plugin、cni-conf-dir 和 cni-bin-dir 参数。下面给出一个kubelet的配置示例供你参考：

# vi /usr/lib/systemd/system/kubelet.service
# ...
ExecStart=/usr/local/bin/kubelet \
--network-plugin=cni \
--cni-conf-dir=/etc/cni/net.d \
--cni-bin-dir=/opt/cni/bin/ \

# 重启kubelet
systemctl daemon-reload
systemctl restart kubelet           

下载安装 kube-ipam

wget https://github.com/cloudnativer/kube-ipam/releases/download/v0.2.0/kube-ipam-v0.2.0-x86.tgz
tar -zxvf kube-ipam-v0.2.0-x86.tgz
mv kube-ipam/kube-ipam /opt/cni/bin/kube-ipam           

2）子网和etcd配置

你可以通过 subnet 参数设置IP子网信息，通过 gateway 设置网关信息。你可以通过 etcdConfig 配置etcd的证书和endpoint地址。编辑所有kubernetes node主机的 /etc/cni/net.d/1-kube-ipam.conf 文件。

# 类型
#"type": "calico",
# 主网卡名称
#"master": "ens33",
# cat /etc/cni/net.d/1-kube-ipam.conf
{
        "cniVersion":"0.3.1",
        "name": "k8snetwork",
        "type": "calico",
        "master": "ens33",
        "ipam": {
                "name": "kube-subnet",
                "type": "kube-ipam",
                "kubeConfig": "/etc/kubernetes/pki/kubectl.kubeconfig"
                "etcdConfig": {
                        "etcdURL": "https://192.168.1.50:2379,https://192.168.1.58:2379,https://192.168.1.63:2379",
                        "etcdCertFile": "/etc/kubernetes/pki/etcd.pem",
                        "etcdKeyFile": "/etc/kubernetes/pki/etcd-key.pem",
                        "etcdTrustedCAFileFile": "/etc/kubernetes/pki/ca.pem"
                },
                "subnet": "10.188.0.0/16",
                "fixedStart": "10.188.0.10",
                "fixedEnd": "10.188.0.255",
                "rangeStart": "10.188.1.0",
                "rangeEnd": "10.188.255.254",
                "gateway": "10.188.0.1",
                "routes": [{
                        "dst": "0.0.0.0/0"
                }],
                "resolvConf": "/etc/resolv.conf"
        }
}           

3）固定IP示例演示

# cat fixed-ip-test-Deployment.yaml
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: fixed-ip-test
  namespace: default
  labels:
    k8s-app: cloudnativer-test
spec:
  replicas: 1
  strategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      maxUnavailable: 1
  selector:
    matchLabels:
      k8s-app: cloudnativer-test
  template:
    metadata:
      labels:
        k8s-app: cloudnativer-test
      annotations:
        kube-ipam.ip: "10.188.0.216"
        kube-ipam.netmask: "255.255.0.0"
        kube-ipam.gateway: "10.188.0.1"
    spec:
      containers:
      - name: fixed-ip-test
        image: nginx:1.7.9
        imagePullPolicy: IfNotPresent
        ports:
        - name: http
          containerPort: 80  
---           

这里没有真正的去验证，只是稍微说一下，还可以通过kube-ipam进行固定IP配置，有兴趣的小伙伴可以去试试；Calico 客户端工具 calicoctl简单使用就先到这里了，有任何疑问欢迎给我留言，后续会持续更新【云原生+大数据】相关的文章~