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Spiderpool

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Spiderpool 是 CNCF 的一个 Sandbox 项目。

Spiderpool 提供了一个 Kubernetes 的 underlay 和 RDMA 网络解决方案, 它能运行在裸金属、虚拟机和公有云上。

Spiderpool 介绍

Spiderpool 是一个 kubernetes 的 underlay 和 RDMA 网络解决方案，它增强了 Macvlan CNI、 ipvlan CNI 和 SR-IOV CNI 的功能，满足了各种网络需求，使得 underlay 网络方案可应用在**裸金属、虚拟机和公有云环境**中，可为网络 I/O 密集性、低延时应用带来优秀的网络性能，包括**存储、中间件、AI 等应用**。详细的文档可参考文档站。

Underlay CNI 的优势

underlay CNI 主要指 macvlan、ipvlan、SR-IOV 等能够直接访问宿主机二层网络的 CNI 技术，它有如下优势：

  • macvlan、ipvlan、SR-IOV 是承载 RDMA 网络加速的重要技术，RDMA 能为 AI 应用、延时敏感型应用、网络 I/O 密集型应用带来极大的性能提升，其网络性能大幅超过 overlay 网络解决方案。

  • 区别于基于 veth 虚拟网卡的 CNI 解决方案，underlay 网络数据包避免了宿主机的三层网络转发，没有隧道封装开销，因此，它们能为应用提供了优秀的网络性能，包括优秀的网络吞吐量、低延时，节省了 CPU 的网络转发开销。

  • 可直接对接 underlay 二层 VLAN 网络，应用可进行二层、三层网络通信，可进行组播、多播通信，数据包可受防火墙管控。

  • 数据包携带 Pod 的真正 IP 地址，应用可直接基于 Pod IP 进行南北向通信，多云网络天然联通。

  • underlay CNI 可基于宿主机不同的父网卡来创建虚拟机接口，因此可为存储、观测性等网络开销大的应用提供隔离的子网。

Spiderpool 核心功能

arch

  • 简化安装和使用

    当前开源社区对于 underlay CNI 和 RDMA 的使用，需要手动安装 Multus CNI 、RDMA、SR-IOV 等诸多相关组件，Spiderpool 简化了安装流程和运行 POD 数量，对相关的 CRD 进行了封装，提供了各种场景的完备文档，使得使用、管理更加便捷。

  • 基于 CRD 的双栈 IPAM 能力

    提供了独享、共享的 IP 地址池，支持设置各种亲和性，为中间件等有状态应用和 kubevirt 等固定 IP 地址值，为无状态应用固定 IP 地址范围，自动化管理独享的 IP 池，优秀的 IP 回收避免 IP 泄露等。并且，具备优秀的 IPAM 分配性能。

    Spiderpool IPAM 组件能够为任何支持第三方 IPAM 的 main CNI 使用，不仅包含了 Macvlan CNI、ipvlan CNI 和 SR-IOV CNI，也包括了 calico 和 weave 作为静态 IP 场景使用。

  • underlay 和 overlay CNI 的多网卡接入

    它包括了 “Pod 插入多个 underlay CNI 网卡”、“Pod 插入一个 overlay CNI 和 多个 underlay CNI 网卡”两种场景，Pod 具备多种 CNI 网卡，Spiderpool 能够为多个 underlay CNI 网卡定制不同的 IP 地址，调协所有网卡之间的策略路由，以确保请求向和回复向数据路径一致而避免丢包。它能够为 cilium、calico 和 kubevirt 等项目进行增强。

  • 增强网络连通性

    众所周知，原生的 macvlan ipvlan SR-IOV 存在诸多通信限制。但是，Spiderpool 打通 Pod 和宿主机的连通性，确保 Pod 健康检测工作正常，并可通过 kube-proxy 或 eBPF kube-proxy replacement 使得 Pod 访问 service，支持 Pod 的 IP 冲突检测、网关可达性检测等。多集群网络可基于相同的 underlay 网络或者 Submariner 实现联通。

  • eBPF 增强

    kube-proxy replacement 技术极大加速了访问 service 场景，同节点上的 socket 短路技术加速了本地 Pod 的通信效率。相比 kube proxy 解析方式，网络延时有最大 25% 的改善，网络吞吐有 50% 的提高。

  • RDMA

    提供了基于 RoCE、infiniband 场景下的 RDMA 解决方案，POD 能够独享或共享使用 RDMA 设备，适合 AI 等网络性能需求高的应用。

  • 网络双栈支持

    Spiderpool 组件和其提供的所有功能，支持 ipv4-only、ipv6-only、dual-stack 场景。

  • 优秀的网络延时和吞吐量性能

    Spiderpool 在网络延时和吞吐量方面表现出色，超过了 overlay CNI，可参考性能报告。

  • 指标

应用场景

Spiderpool 基于 underlay CNI 提供了比 overlay CNI 还优越的网络性能，可参考性能报告。具体可应用在如下：

  • 支持运行在裸金属、虚拟机、各大公有云厂商等环境，尤其为混合云提供了统一的 underlay CNI 解决方案。

  • 传统的主机应用。它们希望直接使用 underlay 网络进行通信，例如直接访问 underlay 多子网、多播、组播、二层网络通信等，它们不能接受 overlay 网络的 NAT，希望进行无缝移植的 Kubernetes。

  • 中间件、数据存储、日志观测、AI 训练等网络 I/O 密集性应用。

  • 网络延时敏感型应用。

快速开始

  • 参考 快速搭建 来使用 Spiderpool

  • 参考 使用 来了解各种功能的使用方法

  • 参考 架构 来了解架构设计

Roadmap

功能 macvlan ipvlan SR-IOV
Service By Kubeproxy Beta Beta Beta
Service By Kubeproxy Replacement Alpha Alpha Alpha
Network Policy In-plan Alpha In-plan
Bandwidth In-plan Alpha In-plan
RDMA Alpha Alpha Alpha
IPAM Beta Beta Beta
Multi-Cluster Alpha Alpha Alpha
Egress Policy Alpha Alpha Alpha
多网卡和路由调谐 Beta Beta Beta
适用场景 裸金属 裸金属和虚拟机 裸金属

关于所有的功能规划，具体可参考 roadmap。

Blogs

可参考 Blog。

Governance

Spiderpool 项目由一组维护者和提交者管理，我们的 Governance Document 概述了如何治理改项目。

使用者

使用 Spiderpool 项目的用户。

参与开发

可参考开发搭建文档。

社区

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  • 社区会议：欢迎加入到我们每个月1号举行的社区会议，可以在这里讨论任何有关 Spiderpool 的问题。

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