Introduction

Le CNI (Container Network Interface) est un composant clé dans la gestion du réseau pour les conteneurs dans Kubernetes. Il fournit un cadre standardisé pour connecter les conteneurs à un réseau, permettant à Kubernetes d’assurer une communication transparente entre les pods et les services. Dans un environnement Kubernetes, chaque pod, qui est l’unité de déploiement des applications, doit être connecté à un réseau pour pouvoir interagir avec d’autres pods, services ou ressources externes.

Ce guide a pour objectif de fournir une compréhension approfondie du CNI Networking dans Kubernetes, en détaillant sa mise en place, son utilité, sa configuration technique et son utilisation. Nous aborderons également les plugins CNI les plus populaires, comme Flannel, Calico, et Weave, en détaillant leur implémentation, leurs cas d’usage et comment choisir le bon plugin en fonction des besoins spécifiques du projet.

Ce guide est structuré en plusieurs sections pour offrir une approche progressive, permettant à chacun de comprendre et de maîtriser les différents aspects du CNI dans Kubernetes. Nous commencerons par une définition claire et une explication de l’utilité du CNI, avant de plonger dans la configuration et l’utilisation des plugins CNI populaires.

Section 1 : Définition et Utilité du CNI

Qu’est-ce que le CNI (Container Network Interface) ?

Le CNI (Container Network Interface) est une spécification qui définit comment les conteneurs dans un environnement comme Kubernetes se connectent au réseau. Le CNI permet de gérer les interfaces réseau des conteneurs, de manière à ce qu’ils puissent communiquer entre eux, avec des services externes ou même avec d’autres conteneurs dans des clusters distants. Cette spécification est un standard largement adopté dans les plateformes de conteneurs, garantissant une gestion cohérente et flexible des réseaux.

Le CNI est une interface simple et flexible qui peut être utilisée avec divers plugins, chacun fournissant une fonctionnalité spécifique pour le réseau des conteneurs. Ce standard a été conçu par la Cloud Native Computing Foundation (CNCF) et est intégré dans de nombreuses plateformes de conteneurs, dont Kubernetes, OpenShift, et d’autres orchestrateurs de conteneurs.

Rôle du CNI dans l’architecture de Kubernetes

Dans Kubernetes, le CNI est responsable de la gestion des réseaux des pods. Kubernetes, en tant qu’orchestrateur de conteneurs, a besoin d’un moyen pour connecter des milliers de pods répartis sur plusieurs nœuds, et c’est là qu’intervient le CNI.

• Réseau de Pod : Le CNI fournit une infrastructure permettant à tous les pods d’un cluster de communiquer entre eux de manière transparente, sans tenir compte des nœuds sous-jacents. Chaque pod dispose de son propre espace réseau, ce qui permet une isolation complète du réseau entre les applications.
• Réseau de Service : Le CNI permet également de gérer l’accès aux services Kubernetes. Par exemple, il permet de connecter un service à plusieurs pods et de gérer les politiques de routage.
• Politiques de Réseau (Network Policies) : Le CNI permet la gestion des politiques de réseau pour restreindre la communication entre les pods, et ainsi assurer la sécurité du réseau dans un cluster Kubernetes.

Pourquoi Kubernetes a besoin du CNI ?

Le CNI résout plusieurs problématiques majeures liées au réseau dans un environnement Kubernetes :

1. Isolation des Réseaux : Kubernetes crée des réseaux pour chaque pod, afin de garantir que chaque application dispose de son propre espace d’adressage IP, tout en permettant la communication entre les pods.
2. Réseau Flexible : Le CNI permet à Kubernetes de choisir et d’intégrer différents plugins pour gérer les aspects réseau de manière flexible, comme le routage, la sécurité, et la gestion des adresses IP.
3. Extensibilité : Grâce à sa structure modulaire, le CNI permet l’ajout de nouveaux plugins pour répondre à des besoins spécifiques, tels que la gestion des adresses IP, le contrôle des flux réseau ou l’application de politiques de sécurité.

Les différents types de CNI

Il existe plusieurs plugins CNI, chacun ayant des avantages spécifiques. Voici un aperçu des plus utilisés dans l’écosystème Kubernetes :

1. Flannel : Flannel est un plugin CNI simple qui permet de gérer l’adressage IP et la communication entre les pods dans un réseau virtuel. Il est souvent utilisé dans les configurations Kubernetes plus petites ou dans des environnements de test.
2. Calico : Calico est un CNI très populaire qui fournit une solution complète pour la gestion des politiques réseau, la sécurité et le routage. Il permet de configurer des politiques de sécurité réseau avancées pour restreindre ou autoriser le trafic entre les pods.
3. Weave : Weave est un plugin CNI qui crée un réseau de conteneurs distribué. Il est particulièrement adapté aux environnements où la gestion des réseaux complexes n’est pas nécessaire et où une solution simple et rapide est préférable.

Section 2 : Installation et Configuration du CNI

Pré-requis pour installer un CNI dans Kubernetes

Avant d’installer un plugin CNI, vous devez vous assurer que certaines conditions sont remplies dans votre cluster Kubernetes. Ces pré-requis comprennent :

1. Cluster Kubernetes Fonctionnel : Vous devez disposer d’un cluster Kubernetes déjà opérationnel. Les outils comme kubectl doivent être configurés et vous devez avoir accès aux nœuds du cluster avec les permissions adéquates.
2. Accès à Internet ou Référentiel Local : Selon le plugin CNI que vous choisissez, vous devrez peut-être télécharger des images Docker ou avoir accès à un référentiel local où elles sont stockées.
3. Permissions Administratives sur Kubernetes : Vous devez disposer de privilèges administratifs dans le cluster pour installer et configurer les plugins CNI.
4. Réseau sous-jacent configuré : Le CNI repose sur un réseau sous-jacent qui doit être correctement configuré pour la communication entre les nœuds du cluster. Assurez-vous que vos nœuds peuvent se joindre les uns aux autres sans restrictions.

Choix du CNI selon l’environnement

Le choix du plugin CNI dépend largement de votre environnement et de vos besoins spécifiques :

• Environnements simples : Si vous déployez un petit cluster ou si vous avez peu de besoins en matière de sécurité et de contrôle, Flannel peut être un bon choix en raison de sa simplicité.
• Environnements complexes ou sécurisés : Si vous avez besoin de gérer des politiques de sécurité réseau ou d’effectuer des contrôles d’accès complexes, Calico est souvent préféré.
• Environnements hybrides ou multi-cloud : Si vous avez des besoins en matière de gestion de réseau distribué et une forte exigence de performance, Weave peut être un bon choix.

Guide d’installation pas-à-pas pour chaque CNI

1. Flannel
   • Étape 1 : Déployer Flannel sur Kubernetes Exécutez la commande suivante pour installer Flannel via le manifeste YAML fourni :
     kubectl apply -f https://github.com/coreos/flannel/blob/master/Documentation/kube-flannel.yml
   • Étape 2 : Vérifier l’installation Après l’installation, vérifiez si les pods Flannel sont en cours d’exécution dans le namespace kube-system :
     kubectl get pods -n kube-system -l app=flannel
2. Calico
   • Étape 1 : Déployer Calico sur Kubernetes Utilisez le manifeste YAML de Calico pour l’installation :
     kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
   • Étape 2 : Vérifier l’installation Vérifiez que les pods Calico sont en place :
     kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=calico
3. Weave
   • Étape 1 : Déployer Weave sur Kubernetes Téléchargez et appliquez le manifeste YAML de Weave :
     kubectl apply -f https://cloud.weave.works/k8s/v1.8/net.yaml
   • Étape 2 : Vérifier l’installation Vérifiez que Weave est correctement déployé :
     kubectl get pods -n kube-system -l name=weave-net

Configuration du CNI

Une fois le CNI installé, vous devrez configurer certains paramètres pour personnaliser le réseau selon les besoins de votre environnement :

1. Adresse IP des Pods : Le CNI attribue des adresses IP aux pods. Vous pouvez spécifier la plage d’adresses IP utilisée par vos pods, par exemple :
   
2. Politiques de Réseau : Pour les plugins comme Calico, vous pouvez configurer des politiques de réseau pour contrôler la communication entre les pods. Par exemple :
   
3. Configurer l’IPAM (IP Address Management) : Le CNI peut être configuré pour gérer les adresses IP des pods via différents plugins d’IPAM. Par exemple, vous pouvez spécifier une plage d’adresses statiques ou dynamiques.
4. Configuration des Politiques de Sécurité (Network Policies) : Les plugins comme Calico permettent de définir des politiques réseau pour restreindre ou autoriser l’accès entre les pods et services.

Passons à la Section 3 : Configuration Technique du CNI. Voici le contenu détaillé pour cette section :

Section 3 : Configuration Technique du CNI

Détails sur la configuration des plugins CNI

La configuration des plugins CNI dans Kubernetes varie en fonction du plugin choisi, mais il existe des éléments communs que vous retrouverez dans tous les cas. Chaque plugin CNI repose sur un fichier de configuration qui définit comment il gère les réseaux et la communication entre les pods.

Le fichier de configuration CNI est généralement un fichier JSON ou YAML, et il peut être situé dans différents répertoires selon votre configuration. Sur Kubernetes, ce fichier est souvent stocké dans le répertoire /etc/cni/net.d/ des nœuds.

1. Réseau et Adressage IP La configuration des réseaux dans Kubernetes via le CNI repose sur l’attribution d’adresses IP aux pods. Chaque plugin CNI définit la plage d’adresses IP qu’il utilisera pour attribuer des adresses aux pods.Exemple de configuration dans un fichier flannel.conf pour Flannel :
   
   Dans cet exemple, Flannel attribuera des adresses IP aux pods en fonction de la configuration sous-jacente.
2. IPAM (IP Address Management) L’IPAM gère les adresses IP des pods dans le cluster. Vous pouvez configurer l’IPAM de manière statique (en assignant des plages d’adresses IP fixes) ou dynamique (en laissant le plugin CNI attribuer les adresses automatiquement).Exemple de configuration pour Calico :
   
   Cette configuration indique à Calico d’utiliser un sous-réseau spécifique pour les adresses IP des pods.
3. MTU (Maximum Transmission Unit) Le paramètre MTU définit la taille maximale des paquets qui peuvent être transmis sur le réseau. Dans certains environnements, comme ceux utilisant des overlays, il peut être nécessaire de réduire la taille du MTU pour éviter des problèmes de fragmentation des paquets.Exemple de configuration MTU dans Flannel :
   
4. Mode de Réseau Certains plugins CNI offrent des options pour spécifier le mode de réseau à utiliser. Par exemple, Flannel peut fonctionner en mode vxlan (utilisation d’un tunnel de communication entre les nœuds) ou en mode host-gw (utilisation d’une passerelle directe).Exemple de configuration de mode dans Flannel :
   

Variables de configuration

En fonction du plugin choisi, il existe plusieurs variables de configuration qui influencent le comportement du CNI :

1. isDefaultGateway : Spécifie si le CNI doit agir en tant que passerelle par défaut pour les pods.
2. ipMasq : Cette option active ou désactive la traduction d’adresses réseau (NAT) pour les paquets sortants, permettant de masquer l’adresse IP source des pods.
3. mtu : Définit la taille maximale des paquets.
4. subnet : Détermine la plage d’adresses IP qui sera utilisée pour le réseau des pods.

Customisation de la configuration pour différents besoins

1. Isolation des Réseaux Certains environnements nécessitent des configurations où les pods de différents namespaces ne peuvent pas communiquer entre eux. Cela peut être géré à travers des Network Policies (Politiques Réseau) définies dans le plugin CNI.Exemple de politique réseau pour isoler les namespaces :
   
2. Multi-Cluster Pour les configurations multi-clusters, certains plugins CNI, comme Weave, offrent des fonctionnalités qui permettent d’étendre un réseau de pods à travers plusieurs clusters Kubernetes.
3. Routage Avancé Avec des plugins comme Calico, vous pouvez configurer un routage avancé entre les pods et même appliquer des politiques de sécurité réseau pour contrôler l’accès au réseau.

Section 4 : Comment utiliser le CNI dans Kubernetes

Une fois que le plugin CNI est installé et configuré, il est essentiel de comprendre comment l’utiliser dans un cluster Kubernetes. Le CNI permet aux pods de communiquer entre eux et avec d’autres services au sein du cluster, et il est intégré directement dans le processus de déploiement des pods. Voyons comment il fonctionne et comment il est utilisé dans différents scénarios.

Mise en place d’un réseau avec un CNI

1. Attribution d’adresses IP aux Pods Lorsqu’un pod est déployé dans un cluster Kubernetes, le CNI est responsable de l’attribution d’une adresse IP unique au pod. Cette adresse IP est utilisée pour l’identification et la communication du pod au sein du réseau du cluster. Le CNI est déclenché au moment de la création d’un pod et lui assigne une adresse IP issue de la plage configurée dans le fichier de configuration du CNI.
2. Communication entre les Pods Une fois qu’un pod a son adresse IP, il peut communiquer avec les autres pods du cluster. Les plugins CNI comme Flannel, Calico ou Weave permettent une communication transparente entre les pods, indépendamment des nœuds où ils sont déployés. Les paquets réseau peuvent être envoyés directement entre les pods via des tunnels ou des mécanismes de routage.
3. Communication entre les Pods et les Services Kubernetes expose les services à l’aide d’adresses IP et de ports. Le CNI permet aux pods de se connecter aux services en utilisant ces adresses et en acheminant le trafic via les nœuds du cluster. Le CNI gère le routage du trafic en fonction des configurations de réseau définies dans Kubernetes.

Exemples de configurations pratiques pour différents use cases

1. Communication entre Pods dans des namespaces différents Dans Kubernetes, les pods situés dans des namespaces différents peuvent communiquer entre eux si aucune politique de réseau (Network Policy) ne restreint cette communication. Voici un exemple de configuration pour permettre la communication entre des pods situés dans différents namespaces :Exemple de configuration pour autoriser l’accès à tous les pods dans un autre namespace :
   
2. Utilisation des politiques réseau (Network Policies) Le CNI permet d’appliquer des politiques de réseau, qui sont des règles qui définissent quels pods peuvent communiquer entre eux. Par exemple, avec Calico, vous pouvez restreindre l’accès à certains pods et ne permettre la communication qu’avec certains autres pods ou services.Exemple de politique pour autoriser uniquement l’accès des pods dans un namespace spécifique :
   
3. Configuration des Pods avec des adresses IP fixes Parfois, vous souhaitez attribuer des adresses IP fixes à certains pods, par exemple pour des services spécifiques ou des applications nécessitant des adresses statiques. Vous pouvez le faire en configurant les options IPAM dans le plugin CNI. Par exemple, avec Calico, vous pouvez spécifier un sous-réseau d’adresses IP fixes pour certains pods dans un fichier de configuration.
4. Configurer le routage inter-cluster (multi-cluster) Si vous avez un environnement multi-cluster, vous pouvez utiliser un plugin CNI comme Weave pour créer un réseau étendu entre les clusters. Ce type de configuration permet aux pods de différents clusters de communiquer entre eux, ce qui est utile dans des environnements de grande envergure ou hybrides.

Interaction entre CNI et autres composants Kubernetes

Le CNI interagit de manière étroite avec plusieurs autres composants de Kubernetes pour assurer la connectivité et la sécurité du réseau. Voici quelques interactions clés :

1. Pods et Services Kubernetes Les pods communiquent avec les services Kubernetes via des adresses IP et des ports, et le CNI gère cette communication. Le CNI permet au service Kubernetes d’acheminer le trafic réseau vers les pods correspondants.
2. Ingress Controllers et CNI Si vous utilisez des contrôleurs Ingress pour exposer des services au monde extérieur, le CNI joue un rôle clé dans l’acheminement du trafic depuis l’extérieur vers les services du cluster. Le contrôleur Ingress fonctionne en concert avec le CNI pour assurer que le trafic entrant soit correctement routé vers les pods cibles.
3. Security (Network Policies) Le CNI permet d’appliquer des politiques de réseau, ce qui est crucial pour la sécurité des clusters Kubernetes. Ces politiques définissent les règles qui régissent la communication entre les différents pods et services, en restreignant ou autorisant certaines connexions.

Section 5 : Détail des 3 Plugins CNI les plus populaires

5.1 : Flannel : Installation, Configuration et Cas d’Utilisation

Présentation de Flannel

Flannel est un plugin CNI simple et léger utilisé pour configurer un réseau overlay dans Kubernetes. Il permet de connecter les pods sur différents nœuds en leur attribuant des adresses IP uniques au sein du cluster. Flannel est idéal pour des environnements de petite à moyenne taille où la simplicité d’installation et de gestion est privilégiée.

Flannel utilise des tunnels (par exemple, VXLAN) pour connecter les nœuds et créer un réseau virtuel, permettant aux pods de communiquer entre eux, indépendamment du réseau sous-jacent.

1. Installation de Flannel sur Kubernetes

Étape 1 : Appliquer le Manifeste YAML de Flannel

La méthode la plus simple pour installer Flannel dans un cluster Kubernetes consiste à utiliser le manifeste YAML fourni par la communauté. Ce manifeste crée les ressources nécessaires, y compris les pods, les démons et les configurations CNI.

Exécutez la commande suivante pour appliquer le manifeste de Flannel :
kubectl apply -f https://github.com/coreos/flannel/blob/master/Documentation/kube-flannel.yml

Étape 2 : Vérification de l’installation

Une fois le manifeste appliqué, vous pouvez vérifier que les pods Flannel sont correctement déployés dans le namespace kube-system. Utilisez la commande suivante pour vérifier les pods Flannel :
kubectl get pods -n kube-system -l app=flannel

Les pods Flannel devraient apparaître comme étant en cours d’exécution. Si les pods ne sont pas en état Running, consultez les journaux des pods pour diagnostiquer le problème :
kubectl logs <nom_du_pod> -n kube-system


2. Configuration de Flannel

Une fois Flannel installé, il est nécessaire de configurer certains paramètres pour adapter le réseau aux besoins de votre environnement. Voici quelques options courantes de configuration.

a. Plage d’adresses IP pour les Pods

Par défaut, Flannel utilise un sous-réseau IP pour attribuer des adresses aux pods. Vous pouvez personnaliser cette plage d’adresses en modifiant le fichier de configuration.

Exemple de fichier de configuration JSON pour Flannel (flannel.conf) :

Dans cet exemple :

• Le réseau 192.168.0.0/16 est utilisé pour l’adressage IP des pods.
• Le backend vxlan est utilisé pour créer des tunnels entre les nœuds.

b. Choix du Backend (VXLAN ou autre)

Flannel supporte plusieurs backends pour le réseau overlay, le plus couramment utilisé étant VXLAN. Vous pouvez choisir d’autres backends comme host-gw ou udp selon les besoins de votre environnement.

• VXLAN : Crée des tunnels entre les nœuds à l’aide du protocole VXLAN.
• host-gw : Utilise une passerelle de chaque nœud pour connecter les pods au réseau sous-jacent.

Exemple de configuration pour le backend host-gw :

c. Paramètres supplémentaires

• MTU (Maximum Transmission Unit) : Le paramètre MTU peut être configuré pour s’adapter aux exigences réseau de votre infrastructure.
• IP Masquerading : Activez ou désactivez l’IP masquerading pour contrôler le masquage des adresses IP lors de la communication externe.

Exemple de configuration de MTU et IP Masquerading :

3. Cas d’utilisation typiques de Flannel

Flannel est particulièrement adapté pour les environnements Kubernetes simples où la gestion des réseaux n’est pas trop complexe. Voici quelques cas d’utilisation courants :

• Petits clusters Kubernetes : Flannel est facile à déployer et offre une solution rapide pour la mise en place d’un réseau de pods.
• Tests et développement : Idéal pour des environnements de test ou de développement où une solution de réseau simple et légère est suffisante.
• Clusters sur des réseaux locaux : Flannel fonctionne bien dans des environnements où les nœuds sont sur le même réseau local ou VPN, car il n’impose pas une configuration réseau complexe.

5.2 : Calico : Installation, Configuration et Cas d’Utilisation

Présentation de Calico

Calico est un plugin CNI puissant qui offre des fonctionnalités avancées pour le routage réseau et la gestion des politiques de sécurité réseau. Contrairement à Flannel, qui se concentre sur les réseaux overlay simples, Calico utilise une approche basée sur des routes de bord (BGP) pour gérer le routage des pods et permet une gestion fine des politiques réseau pour contrôler le trafic entre les pods, les services et les nœuds.

Calico est particulièrement adapté pour les clusters Kubernetes de grande taille ou les environnements nécessitant une sécurité renforcée et une gestion fine des flux réseau. Il offre également une solution pour les environnements multi-cluster et multi-cloud.

1. Installation de Calico sur Kubernetes

Étape 1 : Appliquer le Manifeste YAML de Calico

L’installation de Calico est relativement simple grâce au manifeste YAML fourni par la communauté. Pour installer Calico dans votre cluster Kubernetes, exécutez la commande suivante :
kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml

Ce manifeste crée les ressources nécessaires, y compris les pods Calico, les configurations réseau et les composants de routage.

Étape 2 : Vérification de l’installation

Une fois l’installation terminée, vous pouvez vérifier l’état des pods Calico dans le namespace kube-system en utilisant la commande suivante :
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=calico

Les pods devraient être en état Running. Si ce n’est pas le cas, vous pouvez consulter les logs des pods pour obtenir plus d’informations :
kubectl logs <nom_du_pod> -n kube-system


2. Configuration de Calico

Calico peut être configuré pour répondre à des besoins spécifiques, notamment en matière de gestion des adresses IP, de routage, et de sécurité réseau. Voici les principales étapes de configuration.

a. Configuration de l’IPAM (IP Address Management)

Par défaut, Calico utilise le plugin calico-ipam pour gérer l’attribution des adresses IP aux pods. Vous pouvez configurer la plage d’adresses IP utilisée par Calico en définissant un sous-réseau dans la configuration.

Exemple de configuration pour un sous-réseau IP spécifique :

Dans cet exemple, Calico attribuera des adresses IP aux pods à partir du sous-réseau 192.168.0.0/16.

b. Gestion des politiques réseau (Network Policies)

L’une des principales fonctionnalités de Calico est la gestion des politiques réseau. Ces politiques permettent de contrôler les communications entre les pods, en définissant des règles sur les connexions autorisées ou interdites.

Voici un exemple de politique réseau qui permet uniquement l’accès aux pods d’un certain namespace :

Ce fichier YAML crée une politique de réseau qui autorise le trafic entrant uniquement depuis les pods dans le namespace allowed-namespace.

c. Routage avec BGP (Border Gateway Protocol)

Calico utilise le BGP pour échanger des informations de routage entre les nœuds du cluster. Cela permet de configurer le routage entre les différents pods et d’assurer la communication entre les nœuds.

Vous pouvez configurer Calico pour activer le BGP en définissant des options dans le fichier de configuration :

Cela configure Calico pour échanger des informations de routage avec un autre routeur BGP externe.

3. Cas d’utilisation typiques de Calico

Calico est particulièrement adapté pour les environnements Kubernetes complexes, nécessitant une gestion fine du trafic réseau et des politiques de sécurité réseau. Voici quelques cas d’utilisation courants :

• Clusters de grande taille ou distribués : Calico est bien adapté aux grands clusters Kubernetes ou aux environnements multi-clusters où un routage performant et une gestion des politiques réseau sont nécessaires.
• Sécurité réseau avancée : Dans des environnements où la sécurité est une priorité (par exemple, dans les secteurs bancaires ou de la santé), Calico permet d’appliquer des politiques de sécurité strictes, telles que l’isolement des applications et la gestion du trafic entre les pods.
• Environnements multi-cloud : Calico est également utilisé dans des environnements hybrides ou multi-cloud, où la gestion du réseau et du routage entre différents clouds ou clusters est essentielle.

4. Optimisations supplémentaires avec Calico

Calico offre plusieurs options pour améliorer la performance et la sécurité du réseau, telles que :

• IP-in-IP : Utilisé pour encapsuler les paquets entre les nœuds, particulièrement utile pour les environnements où les nœuds sont sur des réseaux différents.
• Policy-driven routing : Permet de définir des stratégies de routage basées sur des critères de sécurité et de performance.
• DNS-over-TLS : Utilisé pour sécuriser les résolutions DNS au sein du cluster Kubernetes.

5.3 : Weave : Installation, Configuration et Cas d’Utilisation

Présentation de Weave

Weave est un plugin CNI flexible qui permet de créer un réseau overlay distribué pour Kubernetes, simplifiant ainsi la communication entre les pods sur différents nœuds. Weave crée un réseau virtuel entre les nœuds, où chaque pod reçoit une adresse IP unique et peut communiquer avec d’autres pods via ce réseau virtuel, quel que soit leur emplacement physique dans le cluster.

Weave est particulièrement apprécié pour sa simplicité d’installation et de configuration. Il est également bien adapté pour des environnements de clusters multi-nœuds, surtout lorsqu’il est nécessaire de connecter des clusters Kubernetes répartis sur plusieurs sites (par exemple, dans des environnements hybrides ou multi-cloud).

1. Installation de Weave sur Kubernetes

Étape 1 : Appliquer le Manifeste YAML de Weave

L’installation de Weave peut être réalisée rapidement en appliquant un manifeste YAML qui crée toutes les ressources nécessaires, y compris les pods et les configurations du réseau.

Exécutez la commande suivante pour appliquer le manifeste de Weave sur votre cluster Kubernetes :
kubectl apply -f https://cloud.weave.works/k8s/v1.8/net.yaml

Ce fichier YAML définit le DaemonSet qui déploie Weave sur tous les nœuds du cluster. Il configure également le réseau de pods et les tunnels entre les nœuds.

Étape 2 : Vérification de l’installation

Une fois l’installation terminée, vous pouvez vérifier que les pods Weave sont correctement déployés dans le namespace kube-system en exécutant la commande suivante :
kubectl get pods -n kube-system -l name=weave-net

Si les pods Weave sont en cours d’exécution, vous verrez un état Running. Si ce n’est pas le cas, vous pouvez consulter les logs des pods pour diagnostiquer les problèmes :
kubectl logs <nom_du_pod> -n kube-system

2. Configuration de Weave

Weave est conçu pour être simple à configurer tout en offrant une grande flexibilité pour les environnements distribués et multi-nœuds. Voici les principales étapes de configuration de Weave.

a. Plage d’adresses IP pour les Pods

Weave utilise un sous-réseau privé pour attribuer des adresses IP aux pods. Par défaut, il utilise un réseau 10.32.0.0/12, mais vous pouvez personnaliser ce sous-réseau pour répondre aux besoins de votre environnement.

Exemple de configuration pour spécifier un sous-réseau IP personnalisé :

Cet exemple ajuste la taille de la MTU pour les paquets réseau.

b. Configuration du MTU (Maximum Transmission Unit)

Weave permet de configurer la taille maximale des paquets qui transitent sur le réseau. Vous pouvez définir ce paramètre dans un ConfigMap pour optimiser les performances du réseau, surtout si vous travaillez dans des environnements avec des réseaux sous-jacents qui ont une taille MTU différente.

Exemple de configuration de MTU dans un ConfigMap Weave :

c. Configuration de l’adressage IP des nœuds

Weave gère automatiquement l’adressage IP des nœuds en fonction de l’espace réseau défini. Vous pouvez configurer Weave pour allouer des plages d’adresses IP spécifiques à chaque nœud, ou vous pouvez laisser Weave gérer ces plages automatiquement.

3. Cas d’utilisation typiques de Weave

Weave est particulièrement adapté pour les environnements distribués ou multi-nœuds, et il offre plusieurs avantages dans des cas d’utilisation spécifiques. Voici quelques scénarios où Weave excelle :

a. Environnements Multi-cluster ou Multi-cloud

Weave permet de relier des clusters Kubernetes distincts, qu’ils soient situés sur des sites différents ou dans des clouds différents. Cela facilite la communication entre les pods dans différents clusters tout en assurant la connectivité via un réseau virtuel.

b. Simplicité et Flexibilité

Weave est extrêmement facile à installer et à configurer, ce qui en fait un choix idéal pour des environnements où la simplicité prime. Par exemple, dans un environnement de développement ou de test, où vous avez besoin d’une solution rapide pour connecter les pods entre eux, Weave offre une grande flexibilité et une faible complexité.

c. Environnements de petite à moyenne taille

Weave est bien adapté pour des clusters de taille petite à moyenne où les exigences de sécurité réseau ne sont pas aussi complexes que celles d’un environnement de production à grande échelle. Il est particulièrement utile dans les situations où la simplicité du réseau prime sur la gestion complexe des politiques réseau.

4. Optimisations supplémentaires avec Weave

• Weave Multicast : Utilisé pour des applications qui nécessitent la diffusion de paquets à tous les pods d’un réseau.
• Weave DNS : Weave fournit un service DNS intégré pour faciliter la résolution des noms de services et de pods dans le réseau Weave.
• Support des réseaux hybrides : Il est possible de configurer Weave pour intégrer des réseaux hybrides, où une partie des pods est déployée dans un environnement privé et une autre dans un cloud public.

6 : Choisir le bon CNI selon les besoins

Le choix du plugin CNI dans Kubernetes dépend de plusieurs critères spécifiques à votre environnement, à la taille de votre cluster, à vos exigences en matière de sécurité, de performance, et de gestion du réseau. Cette section examine les principaux critères à prendre en compte pour choisir entre Flannel, Calico, et Weave, en fonction des besoins spécifiques de votre infrastructure.

1. Critères de choix du CNI

Voici les critères principaux à considérer lors du choix du CNI :

• Performance et Scalabilité : Certaines solutions sont mieux adaptées aux environnements à grande échelle avec de nombreux nœuds et pods, tandis que d’autres peuvent être plus appropriées pour des clusters plus petits ou des environnements de test.
• Sécurité : Si la sécurité du réseau est une priorité, le contrôle d’accès réseau et l’application des politiques de sécurité sont des aspects essentiels à considérer.
• Complexité de gestion : Certains plugins sont très simples à installer et à configurer, tandis que d’autres offrent des fonctionnalités avancées mais nécessitent une gestion plus complexe.
• Environnements multi-cluster/multi-cloud : Si vous avez besoin d’une solution réseau qui fonctionne bien dans des environnements multi-cluster ou multi-cloud, certaines solutions CNI (comme Weave) offrent une plus grande flexibilité.

2. Cas d’utilisation pour chaque CNI

a. Flannel : Idéal pour des environnements simples

Flannel est adapté aux environnements où la simplicité d’installation et de gestion est essentielle. Il est idéal pour des clusters Kubernetes de petite à moyenne taille, où les exigences de sécurité et de gestion des politiques réseau sont faibles.

• Scénarios recommandés :
  • Petits clusters Kubernetes avec un nombre limité de nœuds.
  • Environnements de développement ou de test où la simplicité prime.
  • Clusters sur des réseaux locaux où la complexité des politiques réseau n’est pas nécessaire.
• Avantages :
  • Facilité d’installation.
  • Faible surcharge en termes de gestion.
  • Convient bien aux réseaux locaux ou VPN.
• Limites :
  • Pas de support natif pour des politiques réseau complexes.
  • Moins adapté aux grands clusters ou aux environnements multi-cluster.

b. Calico : Idéal pour des environnements à grande échelle ou nécessitant une sécurité avancée

Calico est un choix solide pour les clusters Kubernetes à grande échelle ou ceux qui nécessitent des politiques de sécurité réseau avancées. Il permet de gérer le routage réseau avec BGP et d’appliquer des politiques de sécurité fines pour contrôler la communication entre les pods.

• Scénarios recommandés :
  • Clusters Kubernetes de grande taille avec des exigences de performance et de sécurité.
  • Environnements de production où des politiques réseau strictes doivent être appliquées.
  • Scénarios où des contrôles de réseau granulaires et une gestion du routage sont nécessaires.
• Avantages :
  • Hautement scalable et performant.
  • Permet de définir des politiques de sécurité fines avec les Network Policies.
  • Utilisation de BGP pour un routage optimisé dans de grands clusters.
• Limites :
  • Configuration et gestion plus complexes que Flannel ou Weave.
  • Nécessite des connaissances plus approfondies sur la gestion du réseau et des politiques de sécurité.

c. Weave : Idéal pour des environnements multi-cluster ou hybrides

Weave est particulièrement adapté aux environnements où vous avez besoin de connecter plusieurs clusters Kubernetes, que ce soit dans des configurations multi-cloud ou pour des environnements distribués sur plusieurs sites. Il est facile à installer et offre une connectivité fiable entre les clusters.

• Scénarios recommandés :
  • Environnements multi-cluster ou multi-cloud nécessitant une connectivité transparente entre différents clusters Kubernetes.
  • Clusters Kubernetes de taille petite à moyenne, où la simplicité et la flexibilité sont essentielles.
  • Environnements où les exigences de sécurité réseau sont modérées, et la connectivité entre clusters est un facteur clé.
• Avantages :
  • Facilité d’installation et de configuration.
  • Bonne solution pour les environnements distribués ou multi-clusters.
  • Prise en charge des environnements hybrides et multi-cloud.
  • Possibilité de connecter facilement des clusters sur des réseaux différents.
• Limites :
  • Moins de fonctionnalités avancées de sécurité par rapport à Calico.
  • Pas aussi performant que Calico pour des clusters très grands.

3. Comparaison entre Flannel, Calico et Weave

Critère	Flannel	Calico	Weave
Simplicité d’installation	Très simple	Plus complexe	Très simple
Performance (Scalabilité)	Adapté aux petits/moyens clusters	Haute performance pour grands clusters	Bon pour environnements multi-cluster
Sécurité (Politiques)	Aucune gestion des politiques	Gestion fine des politiques réseau	Basique, pas de politiques avancées
Environnements Multi-cluster	Non	Oui (via BGP)	Oui (multi-cloud, multi-cluster)
Routage avancé (BGP)	Non	Oui	Oui (mais plus simple)
Complexité de gestion	Faible	Modérée (complexité avec les politiques)	Faible

4. Conclusion : Comment choisir ?

• Choisissez Flannel si vous avez un cluster Kubernetes simple ou de petite taille, sans besoin de politiques réseau complexes.
• Choisissez Calico si vous gérez un grand cluster Kubernetes ou un environnement avec des exigences strictes de sécurité et de performance, notamment pour des environnements de production.
• Choisissez Weave si vous avez besoin de connecter plusieurs clusters Kubernetes dans un environnement distribué ou hybride, et si la simplicité d’installation et de gestion est un critère clé.

Conclusion

Le CNI (Container Network Interface) est un élément clé pour la gestion des réseaux dans Kubernetes. Il permet aux pods, qui sont les unités de déploiement dans Kubernetes, de se connecter entre eux et avec des services externes, garantissant ainsi une communication fluide et sécurisée au sein du cluster. Le CNI joue un rôle essentiel dans l’architecture de Kubernetes en fournissant une infrastructure de réseau flexible et modulaire.

Au cours de ce guide, nous avons exploré les principales fonctionnalités du CNI, ainsi que son rôle dans la gestion des réseaux des pods, en abordant les différents types de CNI disponibles et leurs cas d’utilisation. Nous avons ensuite détaillé trois des plugins CNI les plus populaires — Flannel, Calico et Weave — en fournissant des instructions complètes pour leur installation, leur configuration et leur utilisation.

Récapitulatif des points clés :

• Flannel est une solution simple et légère, idéale pour des environnements de petite à moyenne taille, sans exigences complexes de sécurité et de gestion du réseau.
• Calico offre des fonctionnalités avancées de routage et de gestion des politiques réseau, ce qui en fait un choix privilégié pour des environnements à grande échelle ou nécessitant un contrôle strict du réseau et des règles de sécurité.
• Weave est particulièrement adapté aux environnements distribués et multi-clusters, avec une facilité d’installation et une grande flexibilité pour connecter différents clusters Kubernetes.

Conseils pour le choix du CNI :

• Si vous recherchez une solution simple et rapide pour des environnements locaux ou de développement, Flannel sera votre meilleur choix.
• Pour des environnements nécessitant une sécurité réseau avancée et un contrôle précis des communications entre les pods, Calico est la solution la plus robuste.
• Si vous avez besoin de connecter plusieurs clusters Kubernetes et que vous préférez une solution flexible et simple, Weave sera un excellent choix, particulièrement dans des configurations multi-cloud.

Le choix du bon plugin CNI dépendra de vos besoins spécifiques en matière de performance, de sécurité, de gestion et d’extensibilité du réseau. En gardant à l’esprit les critères clés de chaque plugin, vous pourrez choisir la solution qui s’adapte le mieux à votre environnement Kubernetes.