IPv4/IPv6 双协议栈
Kubernetes v1.23 [stable]IPv4/IPv6 双协议栈网络能够将 IPv4 和 IPv6 地址分配给 Pod 和 Service。
从 1.21 版本开始，Kubernetes 集群默认启用 IPv4/IPv6 双协议栈网络， 以支持同时分配 IPv4 和 IPv6 地址。
支持的功能
Kubernetes 集群的 IPv4/IPv6 双协议栈可提供下面的功能：
- 双协议栈 pod 网络 (每个 pod 分配一个 IPv4 和 IPv6 地址)
- IPv4 和 IPv6 启用的服务
- Pod 的集群外出口通过 IPv4 和 IPv6 路由
先决条件
为了使用 IPv4/IPv6 双栈的 Kubernetes 集群，需要满足以下先决条件：
- Kubernetes 1.20 版本或更高版本，有关更早 Kubernetes 版本的使用双栈服务的信息， 请参考对应版本的 Kubernetes 文档。
- 提供商支持双协议栈网络（云提供商或其他提供商必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口）
- 支持双协议栈的网络插件
配置 IPv4/IPv6 双协议栈
如果配置 IPv4/IPv6 双栈，请分配双栈集群网络：
- kube-apiserver:
--service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- kube-controller-manager:
--cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>--service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>--node-cidr-mask-size-ipv4|--node-cidr-mask-size-ipv6对于 IPv4 默认为 /24， 对于 IPv6 默认为 /64
- kube-proxy:
--cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- kubelet:
- 当没有
--cloud-provider时，管理员可以通过--node-ip来传递逗号分隔的 IP 地址， 为该节点手动配置双栈.status.addresses。 如果 Pod 以 HostNetwork 模式在该节点上运行，则 Pod 会用.status.podIPs字段来报告它的 IP 地址。 一个节点中的所有podIP都会匹配该节点的由.status.addresses字段定义的 IP 组。
- 当没有
IPv4 CIDR 的一个例子：10.244.0.0/16（尽管你会提供你自己的地址范围）。
IPv6 CIDR 的一个例子：fdXY:IJKL:MNOP:15::/64
（这里演示的是格式而非有效地址 - 请看 RFC 4193）。
服务
你可以使用 IPv4 或 IPv6 地址来创建 Service。
服务的地址族默认为第一个服务集群 IP 范围的地址族（通过 kube-apiserver 的
--service-cluster-ip-range 参数配置）。
当你定义服务时，可以选择将其配置为双栈。若要指定所需的行为，你可以设置
.spec.ipFamilyPolicy 字段为以下值之一：
SingleStack：单栈服务。控制面使用第一个配置的服务集群 IP 范围为服务分配集群 IP。PreferDualStack：- 为服务分配 IPv4 和 IPv6 集群 IP 地址。
RequireDualStack：从 IPv4 和 IPv6 的地址范围分配服务的.spec.ClusterIPs- 从基于在
.spec.ipFamilies数组中第一个元素的地址族的.spec.ClusterIPs列表中选择.spec.ClusterIP
- 从基于在
如果你想要定义哪个 IP 族用于单栈或定义双栈 IP 族的顺序，可以通过设置
服务上的可选字段 .spec.ipFamilies 来选择地址族。
.spec.ipFamilies 字段是不可变的，因为系统无法为已经存在的服务重新分配
.spec.ClusterIP。如果你想改变 .spec.ipFamilies，则需要删除并重新创建服务。
你可以设置 .spec.ipFamily 为以下任何数组值：
["IPv4"]["IPv6"]["IPv4","IPv6"]（双栈）["IPv6","IPv4"]（双栈）
你所列出的第一个地址族用于原来的 .spec.ClusterIP 字段。
双栈服务配置场景
以下示例演示多种双栈服务配置场景下的行为。
新服务的双栈选项
此服务规约中没有显式设定
.spec.ipFamilyPolicy。当你创建此服务时，Kubernetes 从所配置的第一个service-cluster-ip-range中为服务分配一个集群 IP，并设置.spec.ipFamilyPolicy为SingleStack。 （无选择算符的服务 和无头服务的行为方式 与此相同。）apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service labels: app.kubernetes.io/name: MyApp spec: selector: app.kubernetes.io/name: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80
此服务规约显式地将
.spec.ipFamilyPolicy设置为PreferDualStack。 当你在双栈集群上创建此服务时，Kubernetes 会为该服务分配 IPv4 和 IPv6 地址。 控制平面更新服务的.spec以记录 IP 地址分配。 字段.spec.ClusterIPs是主要字段，包含两个分配的 IP 地址；.spec.ClusterIP是次要字段， 其取值从.spec.ClusterIPs计算而来。- 对于
.spec.ClusterIP字段，控制面记录来自第一个服务集群 IP 范围 对应的地址族的 IP 地址。 - 对于单协议栈的集群，
.spec.ClusterIPs和.spec.ClusterIP字段都 仅仅列出一个地址。 - 对于启用了双协议栈的集群，将
.spec.ipFamilyPolicy设置为RequireDualStack时，其行为与PreferDualStack相同。
apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service labels: app.kubernetes.io/name: MyApp spec: ipFamilyPolicy: PreferDualStack selector: app.kubernetes.io/name: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80- 对于
下面的服务规约显式地在
.spec.ipFamilies中指定IPv6和IPv4，并 将.spec.ipFamilyPolicy设定为PreferDualStack。 当 Kubernetes 为.spec.ClusterIPs分配一个 IPv6 和一个 IPv4 地址时，.spec.ClusterIP被设置成 IPv6 地址，因为它是.spec.ClusterIPs数组中的第一个元素， 覆盖其默认值。apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service labels: app.kubernetes.io/name: MyApp spec: ipFamilyPolicy: PreferDualStack ipFamilies: - IPv6 - IPv4 selector: app.kubernetes.io/name: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80
现有服务的双栈默认值
下面示例演示了在服务已经存在的集群上新启用双栈时的默认行为。 （将现有集群升级到 1.21 或者更高版本会启用双协议栈支持。）
在集群上启用双栈时，控制面会将现有服务（无论是
IPv4还是IPv6）配置.spec.ipFamilyPolicy为SingleStack并设置.spec.ipFamilies为服务的当前地址族。apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service labels: app.kubernetes.io/name: MyApp spec: selector: app.kubernetes.io/name: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80你可以通过使用 kubectl 检查现有服务来验证此行为。
kubectl get svc my-service -o yamlapiVersion: v1 kind: Service metadata: labels: app.kubernetes.io/name: MyApp name: my-service spec: clusterIP: 10.0.197.123 clusterIPs: - 10.0.197.123 ipFamilies: - IPv4 ipFamilyPolicy: SingleStack ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 80 selector: app.kubernetes.io/name: MyApp type: ClusterIP status: loadBalancer: {}
在集群上启用双栈时，带有选择算符的现有 无头服务 由控制面设置
.spec.ipFamilyPolicy为SingleStack并设置.spec.ipFamilies为第一个服务集群 IP 范围的地址族（通过配置 kube-apiserver 的--service-cluster-ip-range参数），即使.spec.ClusterIP的设置值为None也如此。apiVersion: v1 kind: Service metadata: name: my-service labels: app.kubernetes.io/name: MyApp spec: selector: app.kubernetes.io/name: MyApp ports: - protocol: TCP port: 80你可以通过使用 kubectl 检查带有选择算符的现有无头服务来验证此行为。
kubectl get svc my-service -o yamlapiVersion: v1 kind: Service metadata: labels: app.kubernetes.io/name: MyApp name: my-service spec: clusterIP: None clusterIPs: - None ipFamilies: - IPv4 ipFamilyPolicy: SingleStack ports: - port: 80 protocol: TCP targetPort: 80 selector: app.kubernetes.io/name: MyApp
在单栈和双栈之间切换服务
服务可以从单栈更改为双栈，也可以从双栈更改为单栈。
要将服务从单栈更改为双栈，根据需要将
.spec.ipFamilyPolicy从SingleStack改为PreferDualStack或RequireDualStack。 当你将此服务从单栈更改为双栈时，Kubernetes 将分配缺失的地址族， 以便现在该服务具有 IPv4 和 IPv6 地址。 编辑服务规约将.spec.ipFamilyPolicy从SingleStack改为PreferDualStack。之前：
spec: ipFamilyPolicy: SingleStack之后：
spec: ipFamilyPolicy: PreferDualStack
- 要将服务从双栈更改为单栈，请将
.spec.ipFamilyPolicy从PreferDualStack或RequireDualStack改为SingleStack。 当你将此服务从双栈更改为单栈时，Kubernetes 只保留.spec.ClusterIPs数组中的第一个元素，并设置.spec.ClusterIP为那个 IP 地址， 并设置.spec.ipFamilies为.spec.ClusterIPs地址族。
无选择算符的无头服务
对于不带选择算符的无头服务，
若没有显式设置 .spec.ipFamilyPolicy，则 .spec.ipFamilyPolicy
字段默认设置为 RequireDualStack。
LoadBalancer 类型服务
要为你的服务提供双栈负载均衡器：
- 将
.spec.type字段设置为LoadBalancer - 将
.spec.ipFamilyPolicy字段设置为PreferDualStack或者RequireDualStack
为了使用双栈的负载均衡器类型服务，你的云驱动必须支持 IPv4 和 IPv6 的负载均衡器。
出站流量
如果你要启用出站流量，以便使用非公开路由 IPv6 地址的 Pod 到达集群外地址 （例如公网），则需要通过透明代理或 IP 伪装等机制使 Pod 使用公共路由的 IPv6 地址。 ip-masq-agent项目 支持在双栈集群上进行 IP 伪装。
确认你的 CNI 驱动支持 IPv6。
Windows 支持
Windows 上的 Kubernetes 不支持单栈“仅 IPv6” 网络。 然而， 对于 Pod 和节点而言，仅支持单栈形式服务的双栈 IPv4/IPv6 网络是被支持的。
你可以使用 l2bridge 网络来实现 IPv4/IPv6 双栈联网。
Windows 上的 Overlay (VXLAN) 网络不支持双栈网络。
关于 Windows 的不同网络模式，你可以进一步阅读 Windows 上的网络。