bgp配置实例讲解 如何配置Cilium和BGP协同工作

 

背景

官方提供了多篇文档说明如何配置 Cilium 和 BGP 协同工作，本文主要对以下部分功能进行验证：

Using BIRD to run BGP[1]

Using kube-router to run BGP[2]

BGP[3]

Cilium BGP Control Plane[4]

为了模拟支持 BGP 的网络环境，文中所有节点均是通过 vagrant 创建的 VM， 网络拓扑如下图。

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注意：实际配置时使用 vagrant 创建的 VM 模拟网络环境并不便利。可以参考以下文章，使用 ContainerLab 和 Kind 进行验证。参考：https://mp.weixin.qq.com/s/k25e7gTIIJLnL_FLlgdHUw

上图中，Router 节点包含多张网卡并将作为其他两台主机的网关，对应的系统配置如下：

 

net.ipv4.ip_forward = 1
net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.lo.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.all.forwarding = 1

 

node1、node2 节点均只包含一张网卡，其默认路由均指向 router 节点（node1 指向 10.0.1.2，node2 指向 10.0.2.2）。

node1、node2 上将部署 Kubernetes 和 Cilium。

基于 Bird 部署容器网络

Cilium 为 PodCIDR 提供了 Encapsulation 和 Native-Routing 两种组网方式。

Native-Routing 方案中，Cilium 会将 PodCIDR 中的跨节点流量委托给 Linux 内核的路由子系统，此时 Linux 内核需要知道如何路由 PodCIDR 中的特定地址。

当用户的所有 Node 处于同一个 L2 网络时，我们可以设置参数 autoDirectNodeRoutes=true ，此时整个 PodCIDR 路由信息被插入到每个节点的内核路由表中，用户无需其他额外工作即部署完成。

上述测试环境中，Node1 和 Node2 分别处于 10.0.1.0/24 和 10.0.2.0/24 ，并不满足设置 autoDirectNodeRoutes 的条件，因此我们需要借助设置 BGP 服务完成 PodCIDR 组网。

参考 Using BIRD to run BGP[5] 文档中的描述，并结合测试环境的网络拓扑，我们设定测试节点的 ASN 如下图：

1. FRR 设置

在 router 上部署软件路由器 FRR (参考：https://rpm.frrouting.org/)， 如下：

 

FRRVER="frr-stable"
curl -O https://rpm.frrouting.org/repo/$FRRVER-repo-1-0.el7.noarch.rpm
sudo yum install ./$FRRVER*
sudo yum install frr frr-pythontools

 

修改 /etc/frr/daemons 文件，打开 bgpd 功能（设置配置文件中 bgpd=yes）。编辑 /etc/frr/frr.conf 文件，写入以下 BGP 相关的配置：

 

frr version 8.4.1
frr defaults traditional
hostname router                        # 主机名
log syslog informational
!
router bgp 65100                       # router 节点的本地 ASN
 bgp router-id 192.168.121.16          # router-id
 no bgp ebgp-requires-policy
 neighbor 10.0.1.10 remote-as 65010    # 配置 Node1 作为 router 的邻居，ASN 为 65010
 neighbor 10.0.2.10 remote-as 65020    # 配置 Node2 作为 router 的邻居，ASN 为 65020
exit
!

 

完成上述配置后，启动 frr 服务 systemctl restart frr !

2. 部署 Cilium

登录 Node1 或 Node2 部署 Cilium，配置如下：

 

k8sServiceHost: "10.0.1.10"
k8sServicePort: 6443
kubeProxyReplacement: strict
devices: eth1
ipam:
  operator:
    clusterPoolIPv4PodCIDR: "172.31.254.0/23"
    clusterPoolIPv4PodCIDRList: []
    clusterPoolIPv4MaskSize: 26
loadBalancer:
  mode: dsr
tunnel: disabled 
autoDirectNodeRoutes: false
bpf:
  masquerade: true
ipv4NativeRoutingCIDR: "172.31.254.0/23"
socketLB:
  enabled: true
nodePort:
  enabled: true
externalIPs:
  enabled: true
hostPort:
  enabled: true

 

Cilium 容器就绪后，Kubernetes 集群中可以正常创建容器并分配容器IP，但是跨节点容器无法正常通信。

3. 部署 Bird

Cilium 官方文档中，给出了 Bird2 的配置示例。我们可以直接通过 yum -y install bird2 安装。

查看各个节点分配的 PodCIDR 网段，执行kubectl -n kube-system exec -it ds/cilium -- cilium node list：

参考以下配置 bird2 服务，配置文件 /etc/bird.conf

 

router id 10.0.1.10;
protocol device {
    scan time 10;           # Scan interfaces every 10 seconds
}
# Disable automatically generating direct routes to all network interfaces.
protocol direct {
    disabled;               # Disable by default
}
# Forbid synchronizing BIRD routing tables with the OS kernel.
protocol kernel {
    ipv4 {                # Connect protocol to IPv4 table by channel
        import none;      # Import to table, default is import all
        export none;      # Export to protocol. default is export none
    };
}
# Static IPv4 routes.
protocol static {
    ipv4;
    route 172.31.254.0/26 via "cilium_host";    # 将 PodCICR 通告到上游，PS：这里是 Node1 分配到的 PodCIDR
}
# BGP peers
protocol bgp uplink0 {
    description "BGP uplink 0";
    local 10.0.1.10 as 65010;                   # 设置当前节点的 ASN ，PS：这里示例的是 Node1
    neighbor 10.0.1.2 as 65100;                 # 设置节点的 Neighbor， 这里是 router 节点
    ipv4 {
        import filter {reject;};
        export filter {accept;};
    };
}

 

在 Node1、Node2 按照上述方式配置完成 Bird2 后启动服务。执行以下命令检查 BGP 连接是否正常：

 

# 在 router 执行以下命令

# 查看 bgp peer 连接
vtysh -c "show bgp summary"
# 查看注册到 router 的路由信息
vtysh -c "show bgp ipv4 all"

 

完成上述流程后，使得 Node1 和 Node2 上的容器网络打通，并且任意以 router 节点作为默认网关的服务器都可以直连 PodIP。

查看 router 接地的路由信息如下：

上图中，我们发现 router 节点被注入了 PodCIDR 。

本文测试环境的网络拓扑非常简单，实际上直接通过命令行直接在 router 节点上插入路由信息可以达到同样效果。在实际生产中，我们可以通过 BGP 动态发现简化配置流程。

内置 BGP

Cilium 1.10 之后的版本内置了 BGP Speaker  的功能，用户无需在节点上部署 Bird2 也可以向外广播节点的 PodCIDR 信息，并且 1.12 版本中 Cilium 参考 Metallb 实现支持基于 BGP + ECMP 的 LoadBalancer 功能。

参考文档[6]中的描述，启用内置的 BGP 能力需要额外创建以下 ConfigMap，Cilium-Agent 和 Cilium-Operator 启动时均会挂载该配置。

 

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: bgp-config
  namespace: kube-system
data:
  config.yaml: |
    peers:
      - peer-address: 192.168.121.16
        peer-asn: 65100
        my-asn: 65000
    address-pools:
      - name: default
        protocol: bgp
        addresses:
          - 192.0.2.0/24  

 

上述配置中，Cilium 将使用 192.168.121.16 连接 router 节点的 bgpd 服务（PS：BGP 建立连接是基于 TCP 的），并且 Node1 和 Node2 将使用相同的 ASN 65000。

address-pools 指定的是 LoadBalanacer 的 IP 地址池，当用户创建 LoadBalancer 类型的 Service 时，Cilium 将自动从该地址池中分配 ip 地址，并自动进行 BGP 宣告。

安装上述 Configmap 后，我们需要为 Cilium 为添加如下配置：

 

bgp:
  enabled: true
  announce:
    loadbalancerIP: true
    podCIDR: true
loadBalancer:
  mode: snat      # 此处使用 dsr 模式时，存在问题

 

创建 service 如下：

 

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: whoami-lb
spec:
  type: LoadBalancer
  ports:
  - port: 80
    targetPort: 80
    protocol: TCP
    name: http
  selector:
    app: whoami

 

cilium 自动分配 192.0.2.0 作为 service 的 EXTERNAL-IP：

我们登录 router 节点通过 vtysh 查看 Cilium 是否 bgpd 服务建立了连接，并且查看其通告的路由信息如下：

需要注意，router 节点上我们需要添加 ECMP 的相关配置，并且依然静态指定 Node1 和 Node2 作为 neighbor 如下：

 

frr version 8.4.1
frr defaults traditional
hostname router
log syslog informational
!
router bgp 65100
 bgp bestpath as-path multipath-relax
 bgp bestpath bandwidth skip-missing
 bgp router-id 192.168.121.16
 no bgp ebgp-requires-policy
 neighbor 10.0.1.10 remote-as 65000
 neighbor 10.0.2.10 remote-as 65000
exit
!

 

执行 vtysh -c "show bgp ipv4 unicast 192.0.2.0/32" 我们可以查看当前，FRR 执行 ECMP 时的路径选择：

Cilium BGP Control Plane

BGP Controller 控制器是 Cilium 高版本推出的针对内置 BGP Speaker 更加细粒度的控制功能，其功能是上述 ConfigMap 的扩展。

        责任编辑：彭菁