Calico bandwidth testing in k8s on openstack
2018-02-01
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内容系本人学习、研究和总结，如有雷同，实属荣幸！
测试目的
因为 catalyst cloud 马上要部署 magnum 服务，但 magnum 服务默认的网络插件是 flannel，但 flannel 目前仍不支持 network policy，这对于 production 上的客户来说有些不能接受，于是我们想给 magnum 增加 calico 的支持，但首先需要确认，用了 calico，pod 的网络性能不能太差。为了测试 pod 之间的带宽，于是才有了本篇博客，记录流程。
环境安装
openstack 环境直接用 catalyst cloud，跟原生 openstack 没啥大的区别。
k8s 集群的安装工具我使用 kubeadm，虽然市面上能见到很多开源的自动化部署 k8s 集群的工具，但本着学习的态度，我还是选择先全部手工操作，然后自己尝试自动化。已有的开源部署工具会考虑很多选项，对于简单需求来说略显笨重和复杂，也有排错成本。我自己自动化使用 ansible，其实也是刻意给自己创造学习的机会。我的 ansible 脚本在这里。
ansible 创建的 k8s cluster 包含一个 master 两个 node，配置 master 可以当 node 使。calico 使用官方默认配置，但有两个关键配置选项的改动，参见 ansible 脚本。
一切就绪，开工。
mkvirtualenv test_k8s
pip install ansible shade
source openrc
ansible-playbook deploy_k8s.yml -e "rebuild=false"
如果成功的话，就可以登录 master 节点准备测试了。需要说明几点：
- 我的本地主机能够直接连通三个虚拟机私有网络，你的环境可能需要配置 floating ip，需要修改 ansible 脚本
- 你自己的环境上运行 ansible 脚本需要传递变量
- 你可以用 pause 和 debug module，以及
--step --voberse对 ansible 脚本进行调试 - 我为了图省事儿， 默认使用 master 节点名称中就包含 master，node 节点名称包含 node，便于分组执行不同的命令
- 如果安装过程中出现任何错误，可以
ansible-playbook deploy_k8s.yml -e "rebuild=true"重新跑 ansible - 清理环境时，记得要手动删除 neutron port
ansible 脚本创建的虚拟机和 port：
lingxiankong@lingxiankong-pc [~]$ nova list --name lingxian
+--------------------------------------+---------------------------+--------+------------+-------------+----------------------+
| ID | Name | Status | Task State | Power State | Networks |
+--------------------------------------+---------------------------+--------+------------+-------------+----------------------+
| 0aa5a11f-87f5-4741-be86-6c1012d7adbe | lingxian-k8s-master | ACTIVE | - | Running | network1=10.0.19.23 |
| 5f439d0a-2633-411f-99b2-7d7309f7c9e1 | lingxian-k8s-node1 | ACTIVE | - | Running | network1=10.0.19.91 |
| 9cd3a693-7ebd-497a-916a-c6acb2e6f51e | lingxian-k8s-node2 | ACTIVE | - | Running | network1=10.0.19.92 |
+--------------------------------------+---------------------------+--------+------------+-------------+----------------------+
lingxiankong@lingxiankong-pc [~]$ neutron port-list | grep lingxian
| 008ffcba-1e17-49ff-9559-dc04c73083ce | lingxian-k8s-node2 | fa:16:3e:8b:1a:ba | {"subnet_id": "9a7225a8-35d6-42af-994f-980f0092df48", "ip_address": "10.0.19.92"} |
| 913cb318-ebb6-4b18-82dc-8574345be05a | lingxian-k8s-node1 | fa:16:3e:dd:54:d4 | {"subnet_id": "9a7225a8-35d6-42af-994f-980f0092df48", "ip_address": "10.0.19.91"} |
| bdc5cfd5-5993-4056-b5ed-db9a06150698 | lingxian-k8s-master | fa:16:3e:00:2e:1b | {"subnet_id": "9a7225a8-35d6-42af-994f-980f0092df48", "ip_address": "10.0.19.23"} |
记得等所有的 nodes 都 ready：
root@lingxian-k8s-master:~# kubectl get nodes
NAME STATUS ROLES AGE VERSION
lingxian-k8s-master Ready master 4m v1.9.2
lingxian-k8s-node1 Ready <none> 3m v1.9.2
lingxian-k8s-node2 Ready <none> 3m v1.9.2
测试
-
首先看一下两个虚拟机（k8s node）之间的带宽
# 在 node1 节点启动 iperf 服务端 root@lingxian-k8s-node1:~# iperf3 -s ----------------------------------------------------------- Server listening on 5201 # 在 node2 启动带宽测试，10.0.19.91 是 node1 节点的 IP 地址 root@lingxian-k8s-node2:~# iperf3 -c 10.0.19.91 Connecting to host 10.0.19.91, port 5201 [ 4] local 10.0.19.92 port 44810 connected to 10.0.19.91 port 5201 [ ID] Interval Transfer Bandwidth Retr Cwnd [ 4] 0.00-1.00 sec 729 MBytes 6.12 Gbits/sec 1704 450 KBytes [ 4] 1.00-2.00 sec 769 MBytes 6.45 Gbits/sec 918 899 KBytes [ 4] 2.00-3.00 sec 725 MBytes 6.08 Gbits/sec 1113 894 KBytes [ 4] 3.00-4.00 sec 685 MBytes 5.75 Gbits/sec 396 850 KBytes [ 4] 4.00-5.00 sec 716 MBytes 6.01 Gbits/sec 61 1.01 MBytes [ 4] 5.00-6.00 sec 688 MBytes 5.77 Gbits/sec 466 1.04 MBytes [ 4] 6.00-7.00 sec 804 MBytes 6.75 Gbits/sec 92 1.15 MBytes [ 4] 7.00-8.00 sec 781 MBytes 6.55 Gbits/sec 552 810 KBytes [ 4] 8.00-9.00 sec 788 MBytes 6.60 Gbits/sec 144 984 KBytes [ 4] 9.00-10.00 sec 840 MBytes 7.05 Gbits/sec 69 1003 KBytes - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - [ ID] Interval Transfer Bandwidth Retr [ 4] 0.00-10.00 sec 7.35 GBytes 6.31 Gbits/sec 5515 sender [ 4] 0.00-10.00 sec 7.35 GBytes 6.31 Gbits/sec receiver iperf Done. -
pod 到虚拟机（k8s node）带宽测试
# 在 node2 节点启动 iperf 服务端，因为经过试验，pod 有很大概率会落到 node1 # 创建 pod，向 node2 节点发送带宽测试 root@lingxian-k8s-master:~# kubectl get po -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE iperf3-client-84597465b8-cpt2x 1/1 Running 0 6s 192.168.118.66 lingxian-k8s-node1 # 如下命令创建 pod： root@lingxian-k8s-master:~# kubectl run iperf3-client --rm -it --image networkstatic/iperf3 -- -c 10.0.19.92 If you don't see a command prompt, try pressing enter. [ 4] 1.00-2.00 sec 822 MBytes 6.90 Gbits/sec 223 860 KBytes [ 4] 2.00-3.00 sec 844 MBytes 7.08 Gbits/sec 108 806 KBytes [ 4] 3.00-4.00 sec 819 MBytes 6.87 Gbits/sec 863 779 KBytes [ 4] 4.00-5.00 sec 795 MBytes 6.67 Gbits/sec 863 737 KBytes [ 4] 5.00-6.00 sec 776 MBytes 6.51 Gbits/sec 357 776 KBytes [ 4] 6.00-7.00 sec 756 MBytes 6.34 Gbits/sec 680 704 KBytes [ 4] 7.00-8.00 sec 802 MBytes 6.73 Gbits/sec 231 684 KBytes [ 4] 8.00-9.00 sec 794 MBytes 6.66 Gbits/sec 1109 788 KBytes [ 4] 9.00-10.00 sec 825 MBytes 6.92 Gbits/sec 443 663 KBytes - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - [ ID] Interval Transfer Bandwidth Retr [ 4] 0.00-10.00 sec 7.81 GBytes 6.71 Gbits/sec 5997 sender [ 4] 0.00-10.00 sec 7.81 GBytes 6.71 Gbits/sec receiver iperf Done. Session ended, resume using 'kubectl attach iperf3-client-84597465b8-cpt2x -c iperf3-client -i -t' command when the pod is running可以看到 pod 到 node 之间的带宽基本跟 node 到 node 无差别，因为环境的影响，有时候甚至能看到 pod 到 node 的带宽比 node 之间还要大。
-
pod 到 pod 的带宽测试
# 创建两个 pod 分别启动 iperf 服务端和客户端，要确保两个 pod 在不同的 node root@lingxian-k8s-master:~# kubectl get po -o wide NAME READY STATUS RESTARTS AGE IP NODE iperf3-client-7d85545786-dsvzp 1/1 Running 0 22s 192.168.94.194 lingxian-k8s-node2 iperf3-server-5cf5696c6-cfpdg 1/1 Running 0 6m 192.168.118.67 lingxian-k8s-node1 # iperf 服务端 pod 的创建： root@lingxian-k8s-master:~# kubectl run iperf3-server --rm -it --image networkstatic/iperf3 -- -s # iperf 客户端 pod，192.168.118.67 是服务端 pod 的 IP 地址： root@lingxian-k8s-master:~# kubectl run iperf3-client --rm -it --image networkstatic/iperf3 -- -c 192.168.118.67 If you don't see a command prompt, try pressing enter. [ ID] Interval Transfer Bandwidth Retr Cwnd [ 4] 0.00-1.00 sec 743 MBytes 6.23 Gbits/sec 573 943 KBytes [ 4] 1.00-2.00 sec 740 MBytes 6.21 Gbits/sec 136 829 KBytes [ 4] 2.00-3.00 sec 730 MBytes 6.12 Gbits/sec 35 1.04 MBytes [ 4] 3.00-4.00 sec 711 MBytes 5.97 Gbits/sec 105 930 KBytes [ 4] 4.00-5.00 sec 692 MBytes 5.81 Gbits/sec 170 1.01 MBytes [ 4] 5.00-6.00 sec 739 MBytes 6.20 Gbits/sec 133 993 KBytes [ 4] 6.00-7.00 sec 721 MBytes 6.05 Gbits/sec 81 830 KBytes [ 4] 7.00-8.00 sec 699 MBytes 5.86 Gbits/sec 28 1015 KBytes [ 4] 8.00-9.00 sec 684 MBytes 5.73 Gbits/sec 136 1.10 MBytes [ 4] 9.00-10.00 sec 752 MBytes 6.31 Gbits/sec 1014 881 KBytes - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - [ ID] Interval Transfer Bandwidth Retr [ 4] 0.00-10.00 sec 7.04 GBytes 6.05 Gbits/sec 2411 sender [ 4] 0.00-10.00 sec 7.04 GBytes 6.05 Gbits/sec receiver iperf Done. Session ended, resume using 'kubectl attach iperf3-client-7d85545786-dsvzp -c iperf3-client -i -t' command when the pod is running结论：当禁用了 calico 的 IPIP encapsulation 后，pod 到 pod 之间的带宽与 node 到 node 也基本一致，没有明显的性能下降。
你可以试着把我对 calico 的配置改动注释掉，你会发现带宽下降的厉害……
