IPv4/IPv6 双栈
Kubernetes v1.23 [稳定]IPv4/IPv6 双栈网络允许为 Pod 和 服务 分配 IPv4 和 IPv6 地址。
从 1.21 版本开始，Kubernetes 集群默认启用 IPv4/IPv6 双栈网络，允许同时分配 IPv4 和 IPv6 地址。
支持的特性
Kubernetes 集群上的 IPv4/IPv6 双栈提供以下特性
- 双栈 Pod 网络（每个 Pod 分配一个 IPv4 和一个 IPv6 地址）
- 启用 IPv4 和 IPv6 的服务
- 通过 IPv4 和 IPv6 接口进行 Pod 集群外出口路由（例如，互联网）
先决条件
要使用 IPv4/IPv6 双栈 Kubernetes 集群，需要满足以下先决条件
Kubernetes 1.20 或更高版本
有关在早期 Kubernetes 版本中使用双栈服务的信息，请参阅该 Kubernetes 版本的文档。
提供程序对双栈网络的支持（云提供程序或其他提供程序必须能够为 Kubernetes 节点提供可路由的 IPv4/IPv6 网络接口）
支持双栈网络的 网络插件。
配置 IPv4/IPv6 双栈
要配置 IPv4/IPv6 双栈，请设置双栈集群网络分配
- 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默认为 IPv4 的 /24 和 IPv6 的 /64
- kube-proxy
--cluster-cidr=<IPv4 CIDR>,<IPv6 CIDR>
- kubelet
--node-ip=<IPv4 IP>,<IPv6 IP>- 此选项对于裸机双栈节点（未定义带有
--cloud-provider标志的云提供程序的节点）是必需的。如果您使用的是云提供程序，并且选择覆盖云提供程序选择的节点 IP，请设置--node-ip选项。 - （传统的内置云提供程序不支持双栈
--node-ip。）
- 此选项对于裸机双栈节点（未定义带有
注意
IPv4 CIDR 的示例：10.244.0.0/16（尽管您将提供自己的地址范围）
IPv6 CIDR 的示例：fdXY:IJKL:MNOP:15::/64（这显示了格式，但不是有效的地址 - 请参阅 RFC 4193）
Service
您可以创建可以使用 IPv4、IPv6 或两者兼用的 服务。
服务的地址系列默认为第一个服务集群 IP 范围的地址系列（通过 kube-apiserver 的 --service-cluster-ip-range 标志配置）。
定义服务时，您可以选择将其配置为双栈。要指定所需的行为，请将 .spec.ipFamilyPolicy 字段设置为以下值之一
SingleStack：单栈服务。控制平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：启用双栈时，为服务分配 IPv4 和 IPv6 集群 IP。如果未启用或不支持双栈，则回退到单栈行为。RequireDualStack：启用双栈时，从 IPv4 和 IPv6 地址范围分配服务.spec.clusterIPs。如果未启用或不支持双栈，则服务 API 对象创建失败。- 根据
.spec.ipFamilies数组中第一个元素的地址系列，从.spec.clusterIPs列表中选择.spec.clusterIP。
- 根据
如果要定义用于单栈的 IP 系列或定义双栈的 IP 系列顺序，可以通过在服务上设置可选字段 .spec.ipFamilies 来选择地址系列。
注意
.spec.ipFamilies 字段是条件可变的：您可以添加或删除辅助 IP 地址系列，但不能更改现有服务的主 IP 地址系列。您可以将 .spec.ipFamilies 设置为以下任何数组值
["IPv4"]["IPv6"]["IPv4","IPv6"]（双栈）["IPv6","IPv4"]（双栈）
您列出的第一个系列用于传统的 .spec.clusterIP 字段。
双栈服务配置场景
这些示例演示了各种双栈服务配置场景的行为。
新服务上的双栈选项
此服务规范未明确定义
.spec.ipFamilyPolicy。创建此服务时，Kubernetes 会从第一个配置的service-cluster-ip-range为服务分配一个集群 IP，并将.spec.ipFamilyPolicy设置为SingleStack。（没有选择器的服务 和 有选择器的无头服务 的行为方式相同。）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此服务规范在
.spec.ipFamilyPolicy中明确定义了PreferDualStack。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。控制平面会更新服务的.spec以记录 IP 地址分配。字段.spec.clusterIPs是主字段，包含两个分配的 IP 地址；.spec.clusterIP是一个辅助字段，其值根据.spec.clusterIPs计算得出。- 对于
.spec.clusterIP字段，控制平面会记录与第一个服务集群 IP 范围属于同一地址系列的 IP 地址。 - 在单栈集群上，
.spec.clusterIPs和.spec.clusterIP字段都只列出一个地址。 - 在启用了双栈的集群上，在
.spec.ipFamilyPolicy中指定RequireDualStack的行为与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
此服务规范在
.spec.ipFamilies中明确定义了IPv6和IPv4，并在.spec.ipFamilyPolicy中定义了PreferDualStack。当 Kubernetes 在.spec.clusterIPs中分配 IPv6 和 IPv4 地址时，.spec.clusterIP会设置为 IPv6 地址，因为它是.spec.clusterIPs数组中的第一个元素，会覆盖默认值。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
现有服务上的双栈默认值
这些示例演示了在已存在服务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 或更高版本将启用双栈。）
在集群上启用双栈时，控制平面会将现有服务（无论是
IPv4还是IPv6）配置为将.spec.ipFamilyPolicy设置为SingleStack，并将.spec.ipFamilies设置为现有服务的地址系列。现有的服务集群 IP 将存储在.spec.clusterIPs中。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您可以使用 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，控制平面会将带有选择器的现有 无头服务 配置为将
.spec.ipFamilyPolicy设置为SingleStack，并将.spec.ipFamilies设置为第一个服务集群 IP 范围的地址系列（通过 kube-apiserver 的--service-cluster-ip-range标志配置），即使.spec.clusterIP设置为None也是如此。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您可以使用 kubectl 检查带有选择器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
服务可以在单栈和双栈之间切换。
要将服务从单栈更改为双栈，请根据需要将
.spec.ipFamilyPolicy从SingleStack更改为PreferDualStack或RequireDualStack。当您将此服务从单栈更改为双栈时，Kubernetes 会分配缺少的地址族，以便该服务现在具有 IPv4 和 IPv6 地址。编辑服务规范，将
.spec.ipFamilyPolicy从SingleStack更新为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更改为SingleStack。当您将此服务从双栈更改为单栈时，Kubernetes 只会保留.spec.clusterIPs数组中的第一个元素，并将.spec.clusterIP设置为该 IP 地址，并将.spec.ipFamilies设置为.spec.clusterIPs的地址族。
无选择器的 Headless 服务
对于无选择器的 Headless 服务并且未显式设置 .spec.ipFamilyPolicy，.spec.ipFamilyPolicy 字段默认为 RequireDualStack。
服务类型 LoadBalancer
要为您的服务配置双栈负载均衡器
- 将
.spec.type字段设置为LoadBalancer - 将
.spec.ipFamilyPolicy字段设置为PreferDualStack或RequireDualStack
注意
要使用双栈LoadBalancer 类型的服务，您的云提供商必须支持 IPv4 和 IPv6 负载均衡器。出口流量
如果您想启用出口流量，以便从使用非公共路由 IPv6 地址的 Pod 访问集群外部目标（例如公共互联网），则需要通过透明代理或 IP 伪装等机制使 Pod 能够使用公共路由的 IPv6 地址。ip-masq-agent 项目支持在双栈集群上进行 IP 伪装。
注意
确保您的CNI提供商支持 IPv6。Windows 支持
Windows 上的 Kubernetes 不支持单栈“仅 IPv6”网络。但是，支持具有单系列服务的 Pod 和节点的双栈 IPv4/IPv6 网络。
您可以将 IPv4/IPv6 双栈网络与 l2bridge 网络一起使用。
注意
Windows 上的覆盖网络 (VXLAN)不支持双栈网络。您可以在Windows 上的网络主题中阅读有关 Windows 不同网络模式的更多信息。