Kubernetes 根本不路由数据包：我们徒手建了个 Pod 网络

“Kubernetes 无法路由哪怕一个数据包。”

这句话不是我说的，而是藏在每一个 CNI 的手工真相里。你可能会觉得很意外——我们每天敲 kubectl apply、看着 Pod 跑起来，网络好像从来没坏过，那不就是 Kubernetes 把网线都插好了吗？

还真不是。Kubernetes 的本职工作是编排：调度 Pod、监控健康状态、把状态写进 etcd。至于怎么把一个字节从容器 A 挪到容器 B，它的内核里连一行能干这事的代码都没有。零。路由？不存在。它只是一个爱写笔记的指挥家，真正的搬运工是它完全依赖的外部代理——Container Network Interface，也就是你常在集群里听到的 Calico、Cilium、Flannel 这些东西。

我们不一定需要再装一遍 Cilium 来“看看它做了什么”，而是可以彻底绕过 Kubernetes，用最原始的 Linux 内核原语，从头把 Pod 网络搭出来。那种“卡住→修好→恍然大悟”的体验，比看十篇原理文章都来得瓷实。

这篇教程就是跟你一起做这件事：先搞出一个最简单的双容器直连，再扩成单节点上的虚拟交换机，最后故意让跨物理主机的包掉在地上，然后亲手用一条路由命令把它捡起来。所有操作只需要两台 Linux 虚拟机、ip 命令和 root 权限，不需要任何 Kubernetes 组件。

读完你应该会带着一种“肌肉记忆”理解：CNI 的真身到底是什么，为什么像 Cilium 这样的高级选手必须动上 eBPF 和 overlay，云厂商又为什么替你默默扛下了这么多脏活。

我们先把网络隔离这件事玩明白。Linux 内核有个东西叫网络命名空间（network namespace），你可以粗暴地理解为“一个进程看到的网络世界”。默认情况下，机器上的所有进程共享同一个网络命名空间，它们能看到同一块网卡、同一张路由表。但当你为某个进程建出一个新的网络命名空间，它就像被塞进了一间没有门窗的空屋子——有自己的界面，却跟外界彻底失联。

在 Kubernetes 里，每个 Pod 都运行在自己的网络命名空间里。所以第一步，模仿两个 Pod：

用 ip netns add pod1 和 ip netns add pod2 造出两个空房间。这时候在各自房间里执行 ip link，你只会看到一块 loopback 接口，能 ping 127.0.0.1 自己，但对面的“室友”一概不知。

怎么把网线牵进房间？需要一个叫作 veth pair 的东西，你可以把它想象成一根两头带水晶头的跳线：一头插在 pod1 的房间里，另一头露在主人的世界（根网络命名空间）里。用 ip link add veth1 type veth peer name veth1-br 就能造出这样一根跳线。然后把 veth1 这一头塞给 pod1：ip link set veth1 netns pod1。现在 pod1 里终于出现了一块可用的以太网接口。

重复一次：给 pod2 也造一组 veth2 和 veth2-br，把 veth2 塞进 pod2。

但这根跳线目前还是“网线没插交换机”的状态——没有 IP，没有路由。在 pod1 的命名空间里给 veth1 配上地址：ip addr add 10.0.1.1/24 dev veth1，然后把它拉起来：ip link set veth1 up。pod2 那边也照做，地址用 10.0.1.2/24。到这儿，ping 一下对方的 IP，会发现还是不通。为什么呢？因为 veth pair 的另一头还在主人的世界里孤零零地挂着，没有跟任何东西桥接。

我们当然可以简单地把两端的 veth1-br 和 veth2-br 都丢进同一个桥梁，但更好的做法是先体会一下“一个节点上如何让三个以上的 Pod 互通”。这就是 Linux bridge 登场的时刻——它相当于一个软件实现的二层交换机。

创建一个 bridge 设备：ip link add br0 type bridge，把它拉起来。然后把 veth1-br 和 veth2-br 都 masters 到这个桥上：ip link set veth1-br master br0，ip link set veth2-br master br0。再把这两个悬在主人世界的接口也激活。现在，pod1 和 pod2 之间的 ping 瞬间通了。如果再建一个 pod3，同样配 10.0.1.3/24 并把它的 veth 头挂到 br0，整个小局域网内的任意两个 Pod 都能直接对话。

这个 br0 加上一堆 veth 的组合，就是早期 CNI 单节点网络的基本骨架。本质上，它只是 Linux 内核二三十年来的老功能，连一行新代码都没有。

但是，真正的集群不可能只在一台机器上。当你把 pod1 留在左边的主机 A，把 pod2 挪到右边的主机 B，问题就冒出来了。左边 pod1 的 IP 是 10.0.1.1，右边 pod2 是 10.0.2.1——它们位于不同的二层广播域，中间还隔着物理网卡。你从 pod1 发出一个 ping 10.0.2.1 的包，它会先找 10.0.2.0/24 的路由，然后毫不犹豫地把包丢到默认网关，或者干脆丢到地上，因为根命名空间里根本没有通往 10.0.2.0/24 的路由。

这就是“单节点好使，跨节点掉线”的经典断点。怎么修？手动告诉主机 A：去往 10.0.2.0/24 的包，请丢给主机 B 的物理网卡，并且让主机 B 知道怎么转进去。在主机 A 上执行 ip route add 10.0.2.0/24 via 。同时在主机 B 上也要配一条回来：ip route add 10.0.1.0/24 via 。此外，还要确保两端都用 iptables 做一点源地址伪装或者转发策略，否则私有地址的包可能会被物理网络打回来。

做完这一步，跨主机的 ping 才终于成功。但这背后的工作量已经悄悄地泄露了“CNI 三个固定动作”的每一个环节。

现在可以非常清楚地归纳，任何 CNI 都得替 Kubernetes 做完三件脏活：

第一，IP 地址管理（IPAM）。就是决定每个 Pod 应该拿哪个 IP、怎么不跟别的 Pod 冲突。你刚才手动给 pod1 和 pod2 配 10.0.1.1 和 10.0.1.2，用的就是这个逻辑。

第二，建立连接。把网络命名空间“接入”到某个转发平面里，不管这个平面是 local bridge、VXLAN overlay 还是 BGP 路由。也就是你刚才插 veth、挂 bridge、配路由这一整套手工作业。

第三，执行策略。丢一些包，允许另一些包。NetworkPolicy 说的“允许 app=web 访问 app=db”就是在这里落地。当然我们刚才没加策略，但如果现在往 iptables 里扔两条 DROP 规则，你就能立刻模拟出网络策略的效果。

理解了这三件事，你就不会再把 Calico 或者 Cilium 当成一个黑盒插件，而会清楚地看到：它们无非是把上面这些手工步骤，自动化、规模化，再引入更高效的数据面（比如 eBPF）去替代 iptables 和路由表。

那为什么到了云上，像 Cilium 这样的高级 CNI 还非要搞 overlay 和 eBPF 不可？因为在公有云环境里，VPC 网络通常不让你控制底层路由，两台虚拟机之间的子网和 ACL 都是云平台说了算。你没法像刚才在自建机房那样，随手往宿主机里塞一条静态路由。要跨越这些限制，就得把 Pod 的真实 IP 藏进外层封装——这就是 VXLAN overlay 的由来。而 eBPF 的作用，则是把原本需要走 iptables 的转发和策略逻辑直接挂到内核的可编程钩子上，在包刚进网卡的时候就做出判断，延迟极低、规模极大。

这些复杂技术并不是为了炫技，而是因为物理网络的约束在云上实在太多。当你亲手在虚拟机里修过一次静态路由，再见到 Cilium 的各类模式时，心里就有了坐标：VXLAN 是帮你在无法控制路由的地方“假装”所有 Pod 在一个二层网络；direct routing 则是当底层网络配合时，直接拿宿主机作为路由节点；而 eBPF 就是所有路径上那个跑得飞快的交通指挥员。

这次我们没有装 Kubernetes，也没运行一个 manifest，却把 Pod 网络的心跳摸得明明白白。在两根 veth 跳线、一座 Linux bridge 和一条跨主机的静态路由之间，藏着所有 CNI 的底层秘密。

下一次你再看到 Pod 跳成 Running 状态时，或许会忍不住笑出来——不是因为网络“奇迹般”通了，而是因为你知道那个默默无闻的 CNI 代理刚替你干完了多少繁琐又具体的体力活。它不神秘，只是一股脑地把 Linux 三十年的网络内力，都打进了 Kubernetes 的经脉里。