寫了這么多篇 WireGuard 相關的保姆教程，今天終于牽扯到 Kubernetes 了，不然怎么對得起“云原生”這三個字，如果看到這篇文章的你仍然是個 WireGuard 新手，請務必按照以下順序閱讀每一篇文章：
- WireGuard 教程：WireGuard 的作業原理
- WireGuard 快速安裝教程
- WireGuard 配置教程：使用 wg-gen-web 來管理 WireGuard 的配置
- Wireguard 全互聯模式（full mesh）配置指南
如果遇到不明白的，可以參考這篇文章的注解：
- WireGuard 教程：WireGuard 的搭建使用與配置詳解
剩下這幾篇文章是可選的，有興趣就看看：
- 我為什么不鼓吹 WireGuard
- Why not "Why not WireGuard?"
- WireGuard 教程：使用 DNS-SD 進行 NAT-to-NAT 穿透
WireGuard 在云原生領域的應用有兩個方面：組網和加密，不管是組網還是加密，其實都是和 CNI 有關，你可以在原有的組網方案上利用 WireGuard 進行加密，也可以直接利用 WireGuard 來進行組網，目前直接利用 WireGuard 進行組網的 CNI 有 Flannel、Wormhole 和 Kilo，只利用 WireGuard 進行資料加密的 CNI 只有 Calico，當然 Flannel 也可以和 Kilo 結合使用，這樣就只利用 WireGuard 來進行加密了，
我的興趣點還是在于利用 WireGuard 組網，想象一下，你在 AWS、Azure、GCP 和阿里云上分別薅了一臺云主機，你想將這四臺云主機組建成一個 k3s 集群，而且在任何一個設備上都能直接訪問這個 k3s 集群中的 Pod IP 和 Service IP，如何才能優雅地實作這個目標？
要分兩步走：第一步是打通 k3s 集群各個節點之間的容器網路，最后一步是打通本地與云上容器之間的網路，先來看第一步，跨云打通容器網路，這一步主要還是得仰仗 CNI，Flannel 的自定義選項比較少，Whormhole 已經很久沒更新了，推薦使用 Kilo 來作為 k3s 的 CNI，
在部署 Kilo 之前，需要調整 k3s 的啟動引數，取消默認的 CNI：
k3s server --flannel-backend none ...
然后重啟 k3s server：
$ systemctl restart k3s
具體可以參考 k3s 控制平面的部署，如果你是從零開始部署 k3s，請參考跨云廠商部署 k3s 集群，
1. Kilo 網路拓撲
Kilo 支持以下三種網路拓撲：
邏輯分組互聯模式（Logical Groups）
默認情況下，Kilo 會在集群中的不同邏輯區域（例如資料中心、云服務商等）之間創建一個 mesh 網路，Kilo 默認會嘗試使用節點標簽 topology.kubernetes.io/region 來判斷節點所在的邏輯區域，你也可以通過 Kilo 的啟動引數 --topology-label=<label> 來指定邏輯區域的標簽，還可以為 node 添加 annotation kilo.squat.ai/location 來指定邏輯區域的標簽，
例如，為了將 GCP 和 AWS 的節點加入到同一個 k3s 集群中，可以通過以下命令對所有 GCP 的節點添加注釋：
$ for node in $(kubectl get nodes | grep -i gcp | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="gcp"; done
這樣所有添加了注釋的節點都會被劃分到同一個邏輯區域下，沒有添加注釋的節點會被劃分到默認的邏輯區域下，所以總共有兩個邏輯區域，每個邏輯區域都會選出一個 leader 和其他區域的 leader 之間建立 WireGuard 隧道，同時區域內部的節點之間通過 Bridge 模式打通容器的網路，
通過 kgctl 可以獲取網路拓撲架構圖：
$ kgctl graph | circo -Tsvg > cluster.svg
全互聯模式（Full Mesh）
全互聯模式其實就是邏輯分組互聯模式的特例，即每一個節點都是一個邏輯區域，每個節點和其他所有節點都建立 WireGuard 隧道，關于全互聯模式的更多詳細內容請參考 Wireguard 全互聯模式（full mesh）配置指南，可以通過 Kilo 的啟動引數 --mesh-granularity=full 來指定全互聯模式，
通過 kgctl 可以獲取網路拓撲架構圖：
$ kgctl graph | circo -Tsvg > cluster.svg
混合模式
混合模式就是邏輯分組模式和全互聯模式相結合，例如，如果集群中既有 GCP 的節點，還有一些無安全私有網段的裸金屬節點，可以把 GCP 的節點放到同一個邏輯區域中，其他裸金屬節點之間直接使用全互聯模式連接，這就是混合模式，具體的操作方式是給 GCP 節點添加同一個 annotation，其他裸金屬節點都添加相互獨立的 annotation：
$ for node in $(kubectl get nodes | grep -i gcp | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="gcp"; done
$ for node in $(kubectl get nodes | tail -n +2 | grep -v gcp | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="$node"; done
通過 kgctl 獲取網路拓撲架構圖：
$ kgctl graph | circo -Tsvg > cluster.svg
如果集群中還包含 AWS 節點，可以這么添加 annotation：
$ for node in $(kubectl get nodes | grep -i aws | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="aws"; done
$ for node in $(kubectl get nodes | grep -i gcp | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="gcp"; done
$ for node in $(kubectl get nodes | tail -n +2 | grep -v aws | grep -v gcp | awk '{print $1}'); do kubectl annotate node $node kilo.squat.ai/location="$node"; done
網路拓撲架構圖如下：
2. Kilo 部署
如果你用的是國內的云主機，一般都系結了 IP 地址和 MAC 地址，也無法關閉源地址檢測，無法使用 Bridge 模式，也就無法使用 Kilo 的邏輯分組互聯模式，只能使用全互聯模式，如果集群中還包含了資料中心，資料中心的節點之間是可以使用 Bridge 模式的，可以給資料中心的節點添加相同的 annotation，其他節點添加各不相同的 annotation，
我的節點都是國內公有云節點，無法使用邏輯分組互聯模式，只能使用全互聯模式，本節就以全互聯模式為例，演示如何部署 Kilo，
Kilo 需要用到 kubeconfig，所以需要提前將 kubeconfig 檔案從 Master 拷貝到所有 Node：
$ scp -r /etc/rancher/k3s/ nodexxx:/etc/rancher/k3s/
修改 kubeconfig 檔案，將 API Server 的地址改為 Master 的公網地址：
apiVersion: v1
clusters:
- cluster:
certificate-authority-data: *******
server: https://<MASTER_PUBLIC_IP>:6443
name: default
...
...
給每個節點添加相關的 annotaion：
# 指定 WireGuard 建立隧道的 Endpoint 公網 IP:Port
$ kubectl annotate nodes xxx kilo.squat.ai/force-endpoint=<Public_IP:Port>
# 指定節點的內網 IP，WireGuard 會將其添加到 allowed ips 中，這樣可以打通各個節點的內網 IP
$ kubectl annotate nodes xxx kilo.squat.ai/force-internal-ip=<Private_IP>
克隆 Kilo 的官方倉庫，進入部署清單目錄：
$ git clone https://github.com/squat/kilo
$ cd kilo/manifests
修改 kilo 部署清單，調整啟動引數：
...
apiVersion: apps/v1
kind: DaemonSet
metadata:
name: kilo
namespace: kube-system
labels:
app.kubernetes.io/name: kilo
spec:
selector:
matchLabels:
app.kubernetes.io/name: kilo
template:
metadata:
labels:
app.kubernetes.io/name: kilo
spec:
serviceAccountName: kilo
hostNetwork: true
containers:
- name: kilo
image: squat/kilo
args:
- --kubeconfig=/etc/kubernetes/kubeconfig
- --hostname=$(NODE_NAME)
+ - --encapsulate=never
+ - --mesh-granularity=full
...
...
--encapsulate=never表示不使用ipip協議對同一個邏輯區域內的容器網路流量進行加密，--mesh-granularity=full表示啟用全互聯模式，
使用部署清單部署 kilo：
$ kubectl apply -f kilo-k3s.yaml
部署成功后，每臺節點會增加兩個網路介面：
14: kilo0: <POINTOPOINT,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1420 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/none
inet 10.4.0.1/16 brd 10.4.255.255 scope global kilo0
valid_lft forever preferred_lft forever
6: kube-bridge: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 2a:7d:32:71:75:97 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.42.0.1/24 scope global kube-bridge
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::287d:32ff:fe71:7597/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
其中 kilo0 是 WireGuard 虛擬網路介面：
$ ip -d link show kilo0
14: kilo0: <POINTOPOINT,NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1420 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/none promiscuity 0
wireguard addrgenmode none numtxqueues 1 numrxqueues 1 gso_max_size 65536 gso_max_segs 65535
$ wg show kilo0
interface: kilo0
public key: VLAjOkfb1U3/ftNOVtAjY8P3hafR12qQB05ueUJtLBQ=
private key: (hidden)
listening port: 51820
peer: JznFuu9Q7gXcfHFGRLB/LirKi8ttSX22T5f+1cWomzA=
endpoint: xxxx:51820
allowed ips: 10.42.1.0/24, 192.168.20.1/32, 10.4.0.2/32
latest handshake: 51 seconds ago
transfer: 88.91 MiB received, 76.11 MiB sent
peer: gOvNh1FHJKtfigxV1Az5OFCq2WMq3YEn2F4H4xknVFI=
endpoint: xxxx:51820
allowed ips: 10.42.2.0/24, 192.168.30.1/32, 10.4.0.3/32
latest handshake: 17 seconds ago
transfer: 40.86 MiB received, 733.03 MiB sent
...
...
kube-bridge 是本地容器網路 veth pair 所連接的 Bridge：
$ bridge link show kube-bridge
7: veth99d2f30b state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
8: vethfb6d487c state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
10: veth88ae725c state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
11: veth4c0d00d8 state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
12: veth5ae51319 state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
13: vethe5796697 state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
15: vethe169cdda state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
21: vethfe78e116 state UP @wg0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1420 master kube-bridge state forwarding priority 32 cost 2
至此 Kilo 的全互聯模式就部署好了，跨公有云的各個云主機節點上的容器已經可以相互通信，下一步就是打通本地與云上容器之間的網路，
3. 打通本地與云上容器網路
為了便于理解，先來做個假設，假設有 4 個公有云節點，分別是 AWS、Azure、GCP、阿里云，再假設 Service 的子網是 10.43.0.0/16，Pod 的子網是 10.42.0.0/16，那么每臺節點的 Pod 子網分別為 10.42.0.0/24、10.42.1.0/24、10.42.2.0/24、10.42.3.0/24，
為了和 Kubernetes 集群網路分開，需要使用一個新的網路介面 wg0，網路架構還是建議使用全互聯模式，具體可參考 Wireguard 全互聯模式（full mesh）配置指南，
為了讓本地客戶端能訪問云上的 Pod IP，可以讓本地訪問 AWS 節點的 10.42.0.0/24，訪問 Azure 節點的 10.42.1.0/24，以此類推，當然也可以直接讓本地訪問任意一個云上節點的 10.42.0.0/16，不過我還是不建議使用這種架構，
至于 Service IP，并沒有像 Pod 一樣給每個節點劃分一個更細粒度的子網，所有的節點都從同一個大的子網中分配，所以無法采用上面的方式，只能選擇其中一個節點來集中轉發本地客戶端訪問 Service 的流量，假設選擇 AWS 的節點，
還是和之前一樣，繼續使用 wg-gen-web 來管理 WireGuard 的配置，假設使用 AWS 的節點來安裝 wg-gen-web，
這里有一個地方需要注意，kilo0 已經打通了 k3s 各個節點的私有網段，所以 wg0 不再需要打通私有網段，將 k3s 各個節點的私有網段洗掉即可：
先增加一個新配置給本地客戶端使用，Allowed IPs 中新增 10.42.0.0/24 和 10.43.0.0/16，讓本地客戶端能訪問 AWS 節點中的 Pod IP 和整個集群的 Service IP：
這時你會發現 AWS 節點中的 wg0.conf 中已經包含了本地客戶端的配置：
$ cat /etc/wireguard/wg0.conf
...
# macOS / / Updated: 2021-03-01 05:52:20.355083356 +0000 UTC / Created: 2021-03-01 05:52:20.355083356 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = CEN+s+jpMX1qzQRwbfkfYtHoJ+Hqq4APfISUkxmQ0hQ=
PresharedKey = pSAxmHb6xXRMl9667pFMLg/1cRBFDRjcVdD7PKtMP1M=
AllowedIPs = 10.0.0.5/32
...
修改 Azure 節點的 WireGuard 組態檔，添加本地客戶端的配置：
$ cat Azure.conf
[Interface]
Address = 10.0.0.2/32
PrivateKey = IFhAyIWY7sZmabsqDDESj9fqoniE/uZFNIvAfYHjN2o=
PostUp = iptables -I FORWARD -i wg0 -j ACCEPT; iptables -I FORWARD -o wg0 -j ACCEPT; iptables -I INPUT -i wg0 -j ACCEPT; iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
PostDown = iptables -D FORWARD -i wg0 -j ACCEPT; iptables -D FORWARD -o wg0 -j ACCEPT; iptables -D INPUT -i wg0 -j ACCEPT; iptables -t nat -D POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
[Peer]
PublicKey = JgvmQFmhUtUoS3xFMFwEgP3L1Wnd8hJc3laJ90Gwzko=
PresharedKey = 1SyJuVp16Puh8Spyl81EgD9PJZGoTLJ2mOccs2UWDvs=
AllowedIPs = 10.0.0.1/32
Endpoint = aws.com:51820
# Aliyun / / Updated: 2021-02-24 07:57:45.941019829 +0000 UTC / Created: 2021-02-24 07:57:45.941019829 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = kVq2ATMTckCKEJFF4TM3QYibxzlh+b9CV4GZ4meQYAo=
AllowedIPs = 10.0.0.4/32
Endpoint = aliyun.com:51820
# GCP / / Updated: 2021-02-24 07:57:27.3555646 +0000 UTC / Created: 2021-02-24 07:57:27.3555646 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = qn0Xfyzs6bLKgKcfXwcSt91DUxSbtATDIfe4xwsnsGg=
AllowedIPs = 10.0.0.3/32
Endpoint = gcp.com:51820
# macOS / / Updated: 2021-03-01 05:52:20.355083356 +0000 UTC / Created: 2021-03-01 05:52:20.355083356 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = CEN+s+jpMX1qzQRwbfkfYtHoJ+Hqq4APfISUkxmQ0hQ=
AllowedIPs = 10.0.0.5/32
同理，GCP 和 Aliyun 節點也要添加新增的本地客戶端配置，
下載本地客戶端的組態檔：
將 AWS 節點的 wg0.conf 中的 Aliyun、GCP 和 Azure 的配置拷貝到本地客戶端的配置中，并洗掉 PresharedKey 的配置，再添加 Endpoint 的配置和相應的 Pod IP 所在的網段：
[Interface]
Address = 10.0.0.5/32
PrivateKey = wD595KeTPKBDneKWOTUjJQjxZ5RrlxsbeEsWL0gbyn8=
[Peer]
PublicKey = JgvmQFmhUtUoS3xFMFwEgP3L1Wnd8hJc3laJ90Gwzko=
PresharedKey = 5htJA/UoIulrgAn9tDdUxt1WYmOriCXIujBVVaz/uZI=
AllowedIPs = 10.0.0.1/32, 10.42.0.0/24, 10.43.0.0/16
Endpoint = aws.com:51820
# Aliyun / / Updated: 2021-02-24 07:57:45.941019829 +0000 UTC / Created: 2021-02-24 07:57:45.941019829 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = kVq2ATMTckCKEJFF4TM3QYibxzlh+b9CV4GZ4meQYAo=
AllowedIPs = 10.0.0.4/32, 10.42.3.0/24
Endpoint = aliyun.com:51820
# GCP / / Updated: 2021-02-24 07:57:27.3555646 +0000 UTC / Created: 2021-02-24 07:57:27.3555646 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = qn0Xfyzs6bLKgKcfXwcSt91DUxSbtATDIfe4xwsnsGg=
AllowedIPs = 10.0.0.3/32, 10.42.2.0/24
Endpoint = gcp.com:51820
# Azure / / Updated: 2021-02-24 07:57:00.751653134 +0000 UTC / Created: 2021-02-24 07:43:52.717385042 +0000 UTC
[Peer]
PublicKey = OzdH42suuOpVY5wxPrxM+rEAyEPFg2eL0ZI29N7eSTY=
AllowedIPs = 10.0.0.2/32, 10.42.1.0/24
Endpoint = azure.com:51820
最后在本地把 WireGuard 跑起來，就可以暢游云主機的 Kubernetes 集群了，
如果你還想更進一步，在任何一個設備上都能通過 Service 的名稱來訪問 k3s 集群中的服務，就得在 CoreDNS 上做文章了，感興趣的可以自己研究下，
這個坑總算填完了，WireGuard 系列暫時就告一段落了，后面如果發現了更有趣的玩法，我會第一時間給大家分享出來，
Kubernetes 1.18.2 1.17.5 1.16.9 1.15.12離線安裝包發布地址http://store.lameleg.com ，歡迎體驗， 使用了最新的sealos v3.3.6版本， 作了主機名決議配置優化，lvscare 掛載/lib/module解決開機啟動ipvs加載問題， 修復lvscare社區netlink與3.10內核不兼容問題,sealos生成百年證書等特性，更多特性 https://github.com/fanux/sealos ，歡迎掃描下方的二維碼加入釘釘群 ，釘釘群已經集成sealos的機器人實時可以看到sealos的動態，
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