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-Ohttps://rpm.frrouting.org/repo/$FRRVER-repo-1-0.el7.noarch.rpm
sudoyuminstall./$FRRVER*
sudoyuminstallfrrfrr-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：

frrversion8.4.1
frrdefaultstraditional
hostnamerouter#主机名
logsysloginformational
!
routerbgp65100#router节点的本地ASN
bgprouter-id192.168.121.16#router-id
nobgpebgp-requires-policy
neighbor10.0.1.10remote-as65010#配置Node1作为router的邻居，ASN为65010
neighbor10.0.2.10remote-as65020#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

routerid10.0.1.10;
protocoldevice{
scantime10;#Scaninterfacesevery10seconds
}
#Disableautomaticallygeneratingdirectroutestoallnetworkinterfaces.
protocoldirect{
disabled;#Disablebydefault
}
#ForbidsynchronizingBIRDroutingtableswiththeOSkernel.
protocolkernel{
ipv4{#ConnectprotocoltoIPv4tablebychannel
importnone;#Importtotable,defaultisimportall
exportnone;#Exporttoprotocol.defaultisexportnone
};
}
#StaticIPv4routes.
protocolstatic{
ipv4;
route172.31.254.0/26via"cilium_host";#将 PodCICR 通告到上游，PS：这里是 Node1 分配到的 PodCIDR
}
#BGPpeers
protocolbgpuplink0{
description"BGPuplink0";
local10.0.1.10as65010;#设置当前节点的 ASN ，PS：这里示例的是 Node1
neighbor10.0.1.2as65100;#设置节点的Neighbor，这里是router节点
ipv4{
importfilter{reject;};
exportfilter{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bgppeer连接
vtysh-c"showbgpsummary"
#查看注册到router的路由信息
vtysh-c"showbgpipv4all"

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：

frrversion8.4.1
frrdefaultstraditional
hostnamerouter
logsysloginformational
!
routerbgp65100
bgpbestpathas-pathmultipath-relax
bgpbestpathbandwidthskip-missing
bgprouter-id192.168.121.16
nobgpebgp-requires-policy
neighbor10.0.1.10remote-as65000
neighbor10.0.2.10remote-as65000
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