Underlay网络

默认情况下 Kube-OVN 的默认子网使用 Geneve 对跨主机流量进行封装，在基础设施之上抽象出一层虚拟的 Overlay 网络。

对于希望容器网络直接使用物理网络地址段情况，可以将 Kube-OVN 的默认子网工作在 Underlay 模式，可以直接给容器分配物理网络中的地址资源，达到更好的性能以及和物理网络的连通性。

功能限制¶

由于该模式下容器网络直接使用物理网络进行二层包转发，Overlay 模式下的 SNAT/EIP， 分布式网关/集中式网关等 L3 功能无法使用，VPC 级别的隔离也无法对 Underlay 子网生效。

和 Macvlan 相比较¶

Kube-OVN 的 Underlay 模式和 Macvlan 工作模式十分类似，在功能和性能上主要有以下几个区别：

1. 由于 Macvlan 的内核路径更短，并且不需要 OVS 对数据包进行处理，Macvlan 在吞吐量和延迟性能指标上表现会更好。
2. Kube-OVN 通过流表提供了 arp-proxy 功能，可以缓解大规模网络下的 arp 广播风暴风险。
3. 由于 Macvlan 工作在内核底层，会绕过宿主机的 netfilter，Service 和 NetworkPolicy 功能需要额外开发。Kube-OVN 通过 OVS 流表提供了 Service 和 NetworkPolicy 的能力。
4. Kube-OVN 的 Underlay 模式相比 Macvlan 额外提供了地址管理，固定 IP 和 QoS 等功能。

环境要求¶

在 Underlay 模式下，OVS 将会桥接一个节点网卡到 OVS 网桥，并将数据包直接通过该节点网卡对外发送，L2/L3 层面的转发能力需要依赖底层网络设备。 需要预先在底层网络设备配置对应的网关、Vlan 和安全策略等配置。

1. 对于 OpenStack 的 VM 环境，需要将对应网络端口的 PortSecurity 关闭。
2. 对于 VMware 的 vSwitch 网络，需要将 MAC Address Changes, Forged Transmits 和 Promiscuous Mode Operation 设置为 allow。
3. 对于 Hyper-V 虚拟化，需要开启虚拟机网卡高级功能中的 MAC Address Spoofing。
4. 公有云，例如 AWS、GCE、阿里云等由于不支持用户自定义 Mac 无法支持 Underlay 模式网络，在这种场景下如果想使用 Underlay 推荐使用对应公有云厂商提供的 VPC-CNI。
5. 桥接网卡不能为 Linux Bridge。

对于管理网和容器网使用同一个网卡的情况下，Kube-OVN 会将网卡的 Mac 地址、IP 地址、路由以及 MTU 将转移或复制至对应的 OVS Bridge， 以支持单网卡部署 Underlay 网络。OVS Bridge 名称格式为 br-PROVIDER_NAME，PROVIDER_NAME 为 Provider 网络名称（默认为 provider）。

部署时指定网络模式¶

该部署模式将默认子网设置为 Underlay 模式，所有未指定子网的 Pod 均会默认运行在 Underlay 网络中。

下载安装脚本¶

wget https://raw.githubusercontent.com/kubeovn/kube-ovn/release-1.12/dist/images/install.sh

修改脚本中相应配置¶

ENABLE_ARP_DETECT_IP_CONFLICT # 如有需要，可以选择关闭 vlan 网络 arp 冲突检测
NETWORK_TYPE                  # 设置为 vlan
VLAN_INTERFACE_NAME           # 设置为宿主机上承担容器流量的网卡，例如 eth1
VLAN_ID                       # 交换机所接受的 VLAN Tag，若设置为 0 则不做 VLAN 封装
POD_CIDR                      # 设置为物理网络 CIDR， 例如 192.168.1.0/24
POD_GATEWAY                   # 设置为物理网络网关，例如 192.168.1.1
EXCLUDE_IPS                   # 排除范围，避免容器网段和物理网络已用 IP 冲突，例如 192.168.1.1..192.168.1.100
ENABLE_LB                     # 如果 Underlay 子网需要使用 Service 需要设置为 true 
EXCHANGE_LINK_NAME            # 是否交换默认 provider-network 下 OVS 网桥和桥接网卡的名字，默认为 false
LS_DNAT_MOD_DL_DST            # DNAT 时是否对 MAC 地址进行转换，可加速 Service 的访问，默认为 true

运行安装脚本¶

bash install.sh

通过 CRD 动态创建 Underlay 网络¶

该方式可在安装后动态的创建某个 Underlay 子网供 Pod 使用。需要配置 ProviderNetwork，Vlan 和 Subnet 三种自定义资源。

创建 ProviderNetwork¶

ProviderNetwork 提供了主机网卡到物理网络映射的抽象，将同属一个网络的网卡进行统一管理， 并解决在复杂环境下同机器多网卡、网卡名不一致、对应 Underlay 网络不一致等情况下的配置问题。

创建如下 ProviderNetwork 并应用:

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apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: ProviderNetwork
metadata:
  name: net1
spec:
  defaultInterface: eth1
  customInterfaces:
    - interface: eth2
      nodes:
        - node1
  excludeNodes:
    - node2

其它节点会被添加如下标签:

创建 VLAN¶

Vlan 提供了将 Vlan Tag 和 ProviderNetwork 进行绑定的能力。

创建如下 VLAN 并应用：

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apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Vlan
metadata:
  name: vlan1
spec:
  id: 0
  provider: net1

创建子网¶

将 Vlan 和一个子网绑定，如下所示：

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apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Subnet
metadata:
  name: subnet1
spec:
  protocol: IPv4
  cidrBlock: 172.17.0.0/16
  gateway: 172.17.0.1
  vlan: vlan1

将 vlan 的值指定为需要使用的 VLAN 名称即可。多个 Subnet 可以引用同一个 VLAN。

容器创建¶

可按正常容器创建方式进行创建，查看容器 IP 是否在规定范围内，以及容器是否可以和物理网络互通。

如有固定 IP 需求，可参考静态IP地址。

使用逻辑网关¶

对于物理网络不存在网关的情况，Kube-OVN 支持在 Underlay 模式的子网中配置使用逻辑网关。 若要使用此功能，设置子网的 spec.logicalGateway 为 true 即可：

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apiVersion: kubeovn.io/v1
kind: Subnet
metadata:
  name: subnet1
spec:
  protocol: IPv4
  cidrBlock: 172.17.0.0/16
  gateway: 172.17.0.1
  vlan: vlan1
  logicalGateway: true

开启此功能后，Pod 不使用外部网关，而是使用 Kube-OVN 创建的逻辑路由器（Logical Router）对于跨网段通信进行转发。

Underlay 和 Overlay 网络互通¶

如果一个集群同时存在 Underlay 和 Overlay 子网，默认情况下 Overlay 子网下的 Pod 可以通过网关以 NAT 的方式访问 Underlay 子网下的 Pod IP。 在 Underlay 子网的 Pod 看来 Overlay 子网的地址是一个外部的地址，需要通过底层物理设备去转发，但底层物理设备并不清楚 Overlay 子网的地址无法进行转发。 因此 Underlay 子网下的 Pod 无法通过 Pod IP 直接访问 Overlay 子网的 Pod。

如果需要 Underlay 和 Overlay 互通需要将子网的 u2oInterconnection 设置为 true，在这个情况下 Kube-OVN 会额外使用一个 Underlay IP 将 Underlay 子网 和 ovn-cluster 逻辑路由器连接，并设置对应的路由规则实现互通。 和逻辑网关不同，该方案只会连接 Kube-OVN 内部的 Underlay 和 Overlay 子网，其他访问外网的流量还是会通过物理网关进行转发。

指定逻辑网关IP¶

开启互通功能后，会随机从 subnet 内的取一个 IP 作为逻辑网关，如果需要指定 Underlay Subnet 的逻辑网关可以指定字段 u2oInterconnectionIP。

指定 Underlay Subnet 连接的自定义 VPC¶

默认情况下 Underlay Subnet 会和默认 VPC 上的 Overlay Subnet 互通，如果要指定和某个 VPC 互通，在 u2oInterconnection 设置为 true 后，指定 subnet.spec.vpc 字段为该 VPC 名字即可。

注意事项¶

如果您使用的节点网卡上配置有 IP 地址，且操作系统通过 Netplan 配置网络（如 Ubuntu），建议您将 Netplan 的 renderer 设置为 NetworkManager，并为节点网卡配置静态 IP 地址（关闭 DHCP）：

network:
  renderer: NetworkManager
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: no
      addresses:
        - 172.16.143.129/24
  version: 2

如果您要修改网卡的 IP 或路由配置，需要在修改 netplan 配置后执行以下命令：

netplan generate

nmcli connection reload netplan-eth0
nmcli device set eth0 managed yes

执行以上命令后，Kube-OVN 会将网卡上的 IP 及路由重新转移至 OVS 网桥。

如果您使用的操作系统通过 NetworkManager 管理网络（如 CentOS），在修改网卡配置后需要执行以下命令：

nmcli connection reload eth0
nmcli device set eth0 managed yes
nmcli -t -f GENERAL.STATE device show eth0 | grep -qw unmanaged || nmcli device reapply eth0

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