从容器内部获取 Kubernetes Pod 和容器 IP 地址

1. 简介

Kubernetes 将容器组织为称为 Pod 的单元，每个 Pod 负责其中容器的存储分配、资源调度和网络配置。因此，要获取某个容器的 IP 地址等信息，通常我们会查看其所在 Pod 的定义。

然而，有时我们希望从 Pod 内部获取这些网络配置信息。本文将探讨几种方式，帮助你从容器内部或通过 Kubernetes 工具获取 Pod 或容器的 IP 地址。

我们假设使用的是 Docker 作为容器运行时，测试环境为 Debian 12（Bookworm）+ GNU Bash 5.2.15。

2. 创建 Pod

Kubernetes 中，Pod 通常通过配置文件定义并创建。

以下是一个简单的 Pod 定义文件：

$ cat compod.yaml
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: compod
spec:
  containers:
  - name: deb1
    image: debian:latest
    command: ["sh"]
    tty: true
  - name: deb2
    image: debian:latest
    command: ["sh"]
    tty: true

使用 kubectl 创建该 Pod：

$ kubectl apply --filename=compod.yaml

或者直接通过命令行输入定义内容：

$ kubectl apply --filename=- <<< '
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: compod
spec:
  containers:
  - name: deb1
    image: debian:latest
    command: ["sh"]
    tty: true
  - name: deb2
    image: debian:latest
    command: ["sh"]
    tty: true
'
pod/compod created

接下来，我们来看看 Kubernetes 是如何为 Pod 分配网络地址的。

3. Pod 网络基础

Kubernetes 的网络模型通常由底层容器运行时（如 Docker）支持，也可以通过插件（如 Flannel、Calico）进行扩展。

关键组件包括：

网络插件：为 Pod 分配 IP
kube-apiserver：为 Service 分配 IP
kubelet / cloud-controller-manager：为节点分配 IP

每个 Pod 内的容器通过一个 veth 接口连接到主机上的一个 bridge 网络接口。例如：

+------------+ +------------+
| container1 | | container2 |
|(10.244.0.#)| |(10.244.0.#)|
|   veth0    | |    veth1   |
+------------+ +------------+
             ^ ^
             v v            
+-----------------------------+
|            host             |
|        (10.244.0.1)         |
|           bridge            |
+-----------------------------+

这种结构使得 Pod 内容器拥有独立 IP，并可通过 bridge 与外部通信。

4. Pod IP 地址分配机制

4.1. 获取节点 CIDR 地址

Kubernetes 每个节点会被分配一个 CIDR 子网。查看当前节点的子网：

$ kubectl get node minikube --output=jsonpath={..podCIDR}
10.244.0.0/24

这个子网用于为该节点上的 Pod 分配 IP。

4.2. 查看 Kubernetes 网桥

查看主机上的网络接口：

$ ip address show
3: bridge: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether ce:e9:1c:47:3f:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.244.0.1/16 brd 10.244.255.255 scope global bridge

可以看到 Kubernetes 使用的网桥 bridge，IP 为 10.244.0.1。

4.3. 容器虚拟以太网接口

每个容器都有一个对应的 veth* 接口连接到这个网桥：

$ ip address show
4: veth24d8dc94@if2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master bridge state UP group default
35: veth28f88740@if2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master bridge state UP group default

这些接口与容器内的 eth0 对应，实现网络通信。

5. 在容器内部获取 IP 地址

5.1. 列出容器

使用 docker ps 查看容器信息：

$ docker ps
CONTAINER ID   IMAGE                       NAMES
ff9f22b59b1d   debian                      k8s_deb2_compod_default_855cfd1d-5aec-4240-b750-1283af2c1a26_0
6cc96be009e3   debian                      k8s_deb1_compod_default_855cfd1d-5aec-4240-b750-1283af2c1a26_0

5.2. 进入容器

使用 kubectl exec 或 docker exec 进入容器：

$ kubectl exec --stdin --tty pod/compod --container deb1 -- bash

5.3. 使用 `ip` 或 `/proc` 获取 IP

在容器中运行：

root@compod:/# ip address show
2: eth0@if35: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether c2:98:17:b5:04:e2 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 10.244.0.33/16 brd 10.244.255.255 scope global eth0

如果容器没有 ip 命令，可以查看 /proc/net/fib_trie：

$ cat /proc/net/fib_trie
Main:
  +-- 10.244.0.0/16 2 0 2
     +-- 10.244.0.0/26 2 0 2
        |-- 10.244.0.33
           /32 host LOCAL

5.4. 无 Shell 容器的处理

如果容器没有 shell，可以使用 kubectl exec 直接读取文件：

$ kubectl exec --stdin --tty pod/compod --container deb1 -- cat /proc/net/fib_trie

5.5. 极简容器的调试方式

使用 kubectl debug 创建调试容器：

$ kubectl debug --tty --stdin pod/compod --image=debian:latest --target=deb1 -- bash

该调试容器与目标容器共享命名空间，可使用完整工具链。

⚠️ 注意：同一个 Pod 中的所有容器共享 IP。

6. 从 Pod 定义中获取 IP 地址

使用 kubectl get 查看 Pod 的 IP：

$ kubectl get pod/compod --output wide
NAME     READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP            NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
compod   2/2     Running   0          25h   10.244.0.33   minikube   <none>           <none>

使用 kubectl describe 也能看到：

$ kubectl describe pod/compod
Name:             compod
IP:               10.244.0.33

使用 jsonpath 提取 IP：

$ kubectl get pod/compod --output=jsonpath='{..podIP}'
10.244.0.33

若存在多个 IP：

$ kubectl get pod/compod --output=jsonpath='{..podIPs}'
[{"ip":"10.244.0.33"}]

⚠️ 注意：使用 docker inspect 不会显示 Kubernetes 的 IP，因为 Docker 网络不参与 Kubernetes 的 IP 分配。

7. 总结

✅ 本文总结了从容器内部及外部获取 Kubernetes Pod 和容器 IP 的多种方式：

方法	说明
`ip address`	最直接，但容器可能无此命令
`/proc/net/fib_trie`	无需安装工具，适用于极简容器
`kubectl exec`	可直接执行命令或读取文件
`kubectl debug`	创建调试容器，适合无工具容器
`kubectl get` / `describe`	从外部快速获取 Pod IP

⚠️ 踩坑提示：

Docker 网络接口不参与 Kubernetes IP 分配，docker inspect 无法获取有效信息。
极简容器可能连 /proc 都不挂载，需提前规划好调试方式。

熟练掌握这些方法，有助于在实际部署中快速定位网络问题，提升调试效率。

Persistence

REST

Security