引言
隨著雲原生技術的普及，Kubernetes 已成為企業數位轉型的核心架構。然而，面對電信級應用的複雜網絡需求，傳統的扁平化網絡模型已無法滿足多網絡介面、存儲隔離、虛擬網絡分段等場景。本文探討 Kubernetes 多網絡整合的現狀與未來方向，分析 CNI（Container Network Interface）生態、OVN-Kubernetes 等技術的應用，並探討 Network Policies 與多網絡場景的兼容性挑戰。
主要內容
技術定義與核心概念
CNI（Container Network Interface） 是 Kubernetes 網絡功能的標準化介面，負責容器網路的配置與管理。在多網絡場景中，CNI 需支援多個網絡介面（multi-network），例如 GPU 直連、存儲網絡隔離、應用數據與控制平面分離等需求。
OVN-Kubernetes 是 Open Virtual Network（OVN）在 Kubernetes 中的實現，提供多網絡介面配置與整合能力，但需與 Kubernetes 核心功能深度協同。
Network Attachment Definitions（NAD） 是 Kubernetes 的標準化 API，用於定義多網絡介面，但目前各 CNI 實現方式差異大，導致生態碎片化。
關鍵特性與功能
- 動態資源分配（DRA）：
- Kubernetes 新增 DRA 功能，允許請求與分配硬體資源（如網絡介面）。
- 三階段流程：設備清單聲明 → 資源配置與排程 → 狀態回報（如 IP 位址）。
- 支援設備容量聲明（Cap 5075），實現帶寬等資源的調度與管理。
- 多網絡物件（Multi-Net Object）：
- 允許定義多個網絡介面，支援複雜拓撲（如多 VPC、多子網）。
- 預計在 Alpha 版本釋出，後續整合 Gateway API。
- 網絡策略（Network Policies）：
- 當前依賴 Pod IP，多網絡環境下可能產生 IP 衝突，需重新設計策略語義。
實際應用與挑戰
應用場景：
- GPU 直連：透過 RDM（Remote Direct Memory Access）能力，使用網路介面直接訪問 GPU，其他流量使用普通介面。
- 存儲網絡隔離：次級介面連接存儲網絡，實現流量分離。
- 虛擬網絡分段：多租戶隔離需求，需支援多 CIDR 或分離式服務配置。
現存挑戰：
- 標準化不足：NAD 為 JSON 格式規範，缺乏統一 API，各 CNI 實現差異大。
- 社區碎片化：CNI、Multus、Network Plumbing Group 等專案協作困難，意見分歧。
- 技術複雜性：服務 API（如 Service CIDR）需重新定義，網絡策略需適應多網絡環境。
優勢與未來方向
優勢：
- DRA 與 Cap 5075 整合：實現動態資源管理與容量聲明，提升資源利用率。
- 社區協作：透過巴黎會議等討論，推動多網絡標準化，統一高階抽象概念。
- 生態整合：CNI 2.0、設備管理工作組（Device Management WG）等推動網路資源抽象化。
未來方向：
- 標準化與擴展性：網路物件需具備可擴展性，支援多網絡定義。
- 服務與策略演進：重新設計服務 API，支援多 CIDR 或分離式配置；網絡策略需避免 IP 衝突。
總結
Kubernetes 多網絡整合是實現電信級應用的關鍵，但需克服標準化不足、社區碎片化與技術複雜性等挑戰。透過 DRA、Cap 5075、Multi-Net Object 等技術，結合社區協作與生態整合，逐步建立原生多網絡解決方案。未來，Kubernetes 須在 API 設計與資源抽象化上持續演進，以確保跨雲端、本地與混合環境的兼容性與可移植性。