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OVN-Kubernetes 网络插件

Red Hat OpenShift Service on AWS 4

Red Hat OpenShift Service on AWS 中的 OVN-Kubernetes 网络插件的深度配置和故障排除

Red Hat OpenShift Documentation Team

摘要

本文档提供了有关 Red Hat OpenShift Service on AWS 中 OVN-Kubernetes 网络插件的架构、配置和故障排除的信息。

第 1 章 关于 OVN-Kubernetes 网络插件
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Red Hat OpenShift Service on AWS 集群使用虚拟网络用于 pod 和服务网络。

Red Hat OpenShift Networking 的一部分，OVN-Kubernetes 网络插件是 Red Hat OpenShift Service on AWS 的默认网络供应商。OVN-Kubernetes 基于 Open Virtual Network（OVN），它提供了一个基于 overlay 的网络实现。使用 OVN-Kubernetes 插件的集群还在每个节点上运行 Open vSwitch (OVS)。OVN 在每个节点上配置 OVS 来实现声明的网络配置。

注意

OVN-Kubernetes 是 Red Hat OpenShift Service on AWS 和单节点 OpenShift 部署的默认网络解决方案。

OVN-Kubernetes （来自 OVS 项目）使用许多相同的结构，如开放流规则，来决定数据包通过网络传输的方式。如需更多信息，请参阅 Open Virtual Network 网站。

OVN-Kubernetes 是 OVS 的一系列守护进程，用于将虚拟网络配置转换为 OpenFlow 规则。OpenFlow 是一种用于与网络交换机和路由器通信的协议，为远程控制网络设备上的网络流量流提供了方法。这意味着网络管理员可以配置、管理和监视网络流量的流。

OVN-Kubernetes 提供了 OpenFlow 提供的更多高级功能。OVN 支持分布式虚拟路由、分布式逻辑交换机、访问控制、动态主机配置协议(DHCP)和 DNS。OVN 在逻辑流中实施分布式虚拟路由，这些路由等同于开放流。例如，如果您有一个向网络上的 DHCP 服务器发送 DHCP 请求的 pod，则请求中的逻辑流规则可帮助 OVN-Kubernetes 处理数据包。这意味着服务器可以响应网关、DNS 服务器、IP 地址和其他信息。

OVN-Kubernetes 在每个节点上运行一个守护进程。数据库和 OVN 控制器都有守护进程集，每个节点上运行的 OVN 控制器。OVN 控制器在节点上对 Open vSwitch 守护进程进行编程，以支持以下网络供应商功能：

  • 出口 IP
  • 防火墙
  • 硬件卸载
  • 混合网络
  • 互联网协议安全(IPsec)加密
  • IPv6
  • 多播。
  • 网络策略和网络策略日志
  • 路由器

1.1. OVN-Kubernetes 目的
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OVN-Kubernetes 网络插件是一个开源、功能齐全的 Kubernetes CNI 插件，它使用 Open Virtual Network (OVN)来管理网络流量。OVN 是一个社区开发、与供应商无关的网络虚拟化解决方案。OVN-Kubernetes 网络插件使用以下技术：

  • OVN 管理网络流量流。
  • Kubernetes 网络策略支持和日志，包括入口和出口规则。
  • 通用网络虚拟化封装(Geneve)协议，而不是虚拟可扩展局域网(VXLAN)，以在节点之间创建覆盖网络。

OVN-Kubernetes 网络插件支持以下功能：

  • 可以运行 Linux 和 Microsoft Windows 工作负载的混合集群。此环境称为混合网络。
  • 将网络数据处理从主机中央处理单元(CPU)卸载到兼容的网卡和数据处理单元(DPU)。这称为硬件卸载（hardware offloading）。
  • IPv4-primary 双栈网络，在裸机、VMware vSphere、IBM Power®、IBM Z® 和 Red Hat OpenStack Platform (RHOSP)平台上。
  • RHOSP 和裸机平台上的 IPv6 单堆栈网络。
  • 在裸机、VMware vSphere 或 RHOSP 平台上运行的集群的 IPv6-primary 双栈网络。
  • 出口防火墙设备和出口 IP 地址。
  • 以重定向模式运行的出口路由器设备。
  • 集群内通信的 IPsec 加密。

红帽不支持使用 OVN-Kubernetes 网络插件的以下安装后配置：

  • 配置主网络接口，包括使用 NMState Operator 为接口配置绑定。
  • 在使用 Open vSwitch (OVS)或 OVN-Kubernetes br-ex 网桥网络的网络设备上配置子接口或附加网络接口。
  • 在主网络接口上创建其他虚拟局域网(VLAN)。
  • 使用您在集群安装过程中为节点创建的主网络接口（如 eth 0 或 bond 0）来创建其他二级网络。

红帽支持以下使用 OVN-Kubernetes 网络插件的安装后配置：

  • 从基础物理接口（如 eth0.100） 创建额外的 VLAN，其中您将主网络接口配置为集群安装过程中节点的 VLAN。这是因为 Open vSwitch (OVS)网桥附加到初始 VLAN 子接口，如 eth0.100，保留基础物理接口可用于新配置。
  • 使用 localnet 拓扑网络创建额外的 OVN 二级网络需要在 NodeNetworkConfigurationPolicy (NNCP)对象中定义二级网络。创建网络后，Pod 或虚拟机(VM)可以附加到网络。这些从属网络为物理网络提供专用连接，可能或不能使用 VLAN 标记。您无法从主机没有所需设置的节点的主机网络访问这些网络，如所需的网络设置。

1.2. OVN-Kubernetes IPv6 和双栈限制
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OVN-Kubernetes 网络插件有以下限制：

  • 对于为双栈网络配置的集群，IPv4 和 IPv6 流量都必须使用与默认网关相同的网络接口。

    如果不满足此要求，则 ovnkube-node 守护进程集中的主机上的容器集进入 CrashLoopBackOff 状态。

    如果您使用 oc get pod -n openshift-ovn-kubernetes -l app=ovnkube-node -o yaml 等命令显示 pod，则 status 字段具有多个有关默认网关的消息，如以下输出所示： 

    I1006 16:09:50.985852   60651 helper_linux.go:73] Found default gateway interface br-ex 192.168.127.1
I1006 16:09:50.985923   60651 helper_linux.go:73] Found default gateway interface ens4 fe80::5054:ff:febe:bcd4
F1006 16:09:50.985939   60651 ovnkube.go:130] multiple gateway interfaces detected: br-ex ens4
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    唯一的解析是重新配置主机网络，以便两个 IP 系列都针对默认网关使用相同的网络接口。

  • 对于为双栈网络配置的集群，IPv4 和 IPv6 路由表必须包含默认网关。

    如果不满足此要求，则 ovnkube-node 守护进程集中的主机上的容器集进入 CrashLoopBackOff 状态。

    如果您使用 oc get pod -n openshift-ovn-kubernetes -l app=ovnkube-node -o yaml 等命令显示 pod，则 status 字段具有多个有关默认网关的消息，如以下输出所示： 

    I0512 19:07:17.589083  108432 helper_linux.go:74] Found default gateway interface br-ex 192.168.123.1
F0512 19:07:17.589141  108432 ovnkube.go:133] failed to get default gateway interface
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    唯一的解析是重新配置主机网络，以便两个 IP 系列都包含默认网关。

  • 如果您为集群在 MachineConfig 自定义资源(CR)的 kernelArgument 部分中将 ipv6.disable 参数设置为 1，则 OVN-Kubernetes pod 会进入 CrashLoopBackOff 状态。另外，将集群更新至 AWS 上的 Red Hat OpenShift Service 的更新版本会失败，因为 Network Operator 处于 Degraded 状态。红帽不支持为集群禁用 IPv6 寻址，因此不要将 ipv6.disable 参数设置为 1。

1.3. 会话关联性
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会话关联性是适用于 Kubernetes Service 对象的功能。如果要确保每次连接到 <service_VIP>:<Port> 时，您可以使用 会话关联性，流量始终被加载到同一后端。如需更多信息，包括如何根据客户端的 IP 地址设置会话关联性，请参阅会话关联性。

1.3.1. 会话关联性的粘性超时
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Red Hat OpenShift Service on AWS 的 OVN-Kubernetes 网络插件根据最后一个数据包计算来自客户端的会话的粘性超时。例如，如果您运行 curl 命令 10 次，则粘性会话计时器从第十个数据包开始，而不是第一个数据包。因此，如果客户端不断联系该服务，则会话永远不会超时。当服务没有收到 timeoutSeconds 参数所设定的时间的数据包时，超时开始。

第 2 章 配置集群范围代理
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如果使用现有的 Virtual Private Cloud (VPC)，您可以在 Red Hat OpenShift Service on AWS 集群安装过程中或安装集群后配置集群范围代理。当您启用代理时，核心集群组件会被拒绝访问互联网，但代理不会影响用户工作负载。

注意

只有集群系统出口流量会被代理，包括对云供应商 API 的调用。

如果使用集群范围代理，您需要维护到集群的代理可用性。如果代理不可用，这可能会影响集群的健康和支持性。

2.1. 配置集群范围代理的先决条件
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要配置集群范围的代理，您必须满足以下要求。当您在安装过程中或安装后配置代理时，这些要求有效。

2.1.1. 常规要求
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  • 您是集群所有者。
  • 您的帐户有足够的权限。
  • 集群有一个现有的 Virtual Private Cloud (VPC)。
  • 代理可以访问集群的 VPC 和 VPC 的专用子网。代理还必须从 VPC 中用于集群以及 VPC 的专用子网访问。

  • 您已在 VPC 端点中添加了以下端点：

    • ec2.<aws_region>.amazonaws.com
    • elasticloadbalancing.<aws_region>.amazonaws.com

    • s3.<aws_region>.amazonaws.com

      需要这些端点才能完成节点到 AWS EC2 API 的请求。由于代理在容器级别而不是在节点级别工作，因此您必须通过 AWS 专用网络将这些请求路由到 AWS EC2 API。在代理服务器中的允许列表中添加 EC2 API 的公共 IP 地址是不够的。

      重要

      在使用集群范围代理时，您必须将 s3.<aws_region>.amazonaws.com 端点配置为类型 Gateway。

2.1.2. 网络要求
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如果您的代理重新加密出口流量，则必须为 OpenShift 所需的多个域和端口组合创建排除。

您的代理必须排除以下 OpenShift URL 的重新加密：

Expand
表 2.1. 要从出口流量重新加密中排除的 URL
地址协议/端口功能

observatorium-mst.api.openshift.com

https/443

必需。用于管理的 OpenShift 特定遥测。

sso.redhat.com

https/443

https://console.redhat.com/openshift 站点使用 sso.redhat.com 中的身份验证下载集群 pull secret，并使用 Red Hat SaaS 解决方案来简化订阅、集群清单和计费报告的监控。

2.2. 其他信任捆绑包的职责
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如果您提供额外的信任捆绑包，您需要进行以下要求：

  • 确保其他信任捆绑包的内容有效
  • 确保证书（包括中间证书）包含在额外的信任捆绑包中，且未过期
  • 跟踪到期，并为附加信任捆绑包中包含的证书执行必要的续订
  • 使用更新的额外信任捆绑包更新集群配置

2.3. 在安装过程中配置代理
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当您将 Red Hat OpenShift Service on AWS 集群安装到现有的 Virtual Private Cloud (VPC)时，您可以配置 HTTP 或 HTTPS 代理。您可以使用 Red Hat OpenShift Cluster Manager 或 ROSA CLI (rosa) 在安装过程中配置代理。

如果要在 AWS 集群上安装 Red Hat OpenShift Service，您可以在安装过程中使用 Red Hat OpenShift Cluster Manager 启用集群范围的 HTTP 或 HTTPS 代理。

在安装前，您必须验证可以从 VPC 访问代理，该代理是否可从安装到的 VPC 中。该代理还必须从 VPC 的专用子网访问。

有关使用 OpenShift Cluster Manager 在安装过程中配置集群范围代理的详细步骤，请参阅使用 OpenShift Cluster Manager 使用自定义创建集群。

2.3.2. 使用 CLI 在安装过程中配置代理
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如果要在 AWS 集群上安装 Red Hat OpenShift Service 到现有的 Virtual Private Cloud (VPC)中，您可以使用 ROSA CLI (rosa)在安装过程中启用集群范围的 HTTP 或 HTTPS 代理。

以下流程提供有关在安装过程中配置集群范围代理的 ROSA CLI (rosa) 参数的详细信息。

先决条件

  • 您已确认代理可以从安装集群的 VPC 访问。该代理还必须从 VPC 的专用子网访问。

流程

  • 指定创建集群时的代理配置： 

    $ rosa create cluster \
 <other_arguments_here> \
 --additional-trust-bundle-file <path_to_ca_bundle_file> \
    1
    2
    3 
    
 --http-proxy http://<username>:<password>@<ip>:<port> \
    4
    5 
    
 --https-proxy https://<username>:<password>@<ip>:<port> \
    6
    7 
    
 --no-proxy example.com
    8
    Copy to Clipboard Toggle word wrap
    1 4 6
    additional-trust-bundle-file、http-proxy 和 https-proxy 参数都是可选。
    2
    additional-trust-bundle-file 参数是一个指向 PEM 编码 X.509 证书的捆绑包的文件路径，这些证书全部连接在一起。使用 TLS-inspecting 代理的用户需要 additional-trust-bundle-file 参数，除非代理的身份证书由 Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS)信任捆绑包的颁发机构签名。无论代理是透明的，还是需要使用 http-proxy 和 https-proxy 参数显式配置。
    3 5 7
    http-proxy 和 https-proxy 参数必须指向有效的 URL。
    8
    要排除代理的目标域名、IP 地址或网络 CIDR 的逗号分隔列表。

    在域前面加上 . 以仅匹配子域。例如： .y.com 匹配 x.y.com，但不匹配 y.com。使用 * 可对所有目的地绕过所有代理。如果您扩展了未包含在安装配置中 networking.machineNetwork[].cidr 字段定义的 worker，您必须将它们添加到此列表中，以防止连接问题。

    如果未设置 httpProxy 或 httpsProxy 字段，则此字段将被忽略。

2.4. 安装后配置代理
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在将 Red Hat OpenShift Service on AWS 集群安装到现有的 Virtual Private Cloud (VPC)后，您可以配置 HTTP 或 HTTPS 代理。您可以使用 Red Hat OpenShift Cluster Manager 或 ROSA CLI (rosa) 在安装后配置代理。

您可以使用 Red Hat OpenShift Cluster Manager 将集群范围代理配置添加到 Virtual Private Cloud (VPC) 上的 AWS 集群中的现有 Red Hat OpenShift Service 中。

您还可以使用 OpenShift Cluster Manager 更新现有的集群范围代理配置。例如，如果代理的任何证书颁发机构过期，您可能需要更新代理的网络地址，或者替换额外的信任捆绑包。

重要

集群将代理配置应用到 control plane 和计算节点。在应用配置时，每个集群节点暂时处于不可调度状态，并排空其工作负载。每个节点都会作为进程的一部分重启。

先决条件

  • 在 AWS 集群上有一个 Red Hat OpenShift Service。
  • 您的集群部署在 VPC 中。

流程

  1. 进入到 OpenShift Cluster Manager 并选择您的集群。
  2. 在 Networking 页面上的 Virtual Private Cloud (VPC) 部分下，点 Edit cluster-wide proxy。

  3. 在 Edit cluster-wide proxy 页面中，提供代理配置详情：

    1. 至少在以下字段之一中输入值：

      • 指定有效的 HTTP 代理 URL。
      • 指定有效的 HTTPS 代理 URL。

      • 在 Additional trust bundle 字段中，提供 PEM 编码 X.509 证书捆绑包。

        如果您要替换现有的信任捆绑包文件，请选择 replace file 来查看字段。捆绑包添加到集群节点的可信证书存储中。如果使用 TLS-inspecting 代理，则需要额外的信任捆绑包文件，除非代理的身份证书由 Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS)信任捆绑包的颁发机构签名。无论代理是透明的，还是需要使用 http-proxy 和 https-proxy 参数显式配置，这个要求都适用。

    2. 单击 Confirm。

验证

  • 在 Networking 页面上的 Virtual Private Cloud (VPC) 部分下，验证集群的代理配置是否如预期。

2.4.2. 使用 CLI 在安装后配置代理
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您可以使用 ROSA CLI (rosa)将集群范围的代理配置添加到 Virtual Private Cloud (VPC)的现有 ROSA 集群中。

您还可以使用 rosa 更新现有的集群范围代理配置。例如，如果代理的任何证书颁发机构过期，您可能需要更新代理的网络地址，或者替换额外的信任捆绑包。

重要

集群将代理配置应用到 control plane 和计算节点。在应用配置时，每个集群节点暂时处于不可调度状态，并排空其工作负载。每个节点都会作为进程的一部分重启。

前提条件

  • 您已在安装主机上安装和配置了最新的 ROSA (rosa) 和 OpenShift (oc) CLI。
  • 您有一个在 VPC 中部署的 Red Hat OpenShift Service on AWS 集群。

流程

  • 编辑集群配置以添加或删除集群范围代理详情： 

    $ rosa edit cluster \
 --cluster $CLUSTER_NAME \
 --additional-trust-bundle-file <path_to_ca_bundle_file> \
    1
    2
    3 
    
 --http-proxy http://<username>:<password>@<ip>:<port> \
    4
    5 
    
 --https-proxy https://<username>:<password>@<ip>:<port> \
    6
    7 
    
  --no-proxy example.com
    8
    Copy to Clipboard Toggle word wrap
    1 4 6
    additional-trust-bundle-file、http-proxy 和 https-proxy 参数都是可选。
    2
    additional-trust-bundle-file 参数是一个指向 PEM 编码 X.509 证书的捆绑包的文件路径，这些证书全部连接在一起。additional-trust-bundle-file 参数是一个指向 PEM 编码 X.509 证书的捆绑包的文件路径，这些证书全部连接在一起。使用 TLS-inspecting 代理的用户需要 additional-trust-bundle-file 参数，除非代理的身份证书由 Red Hat Enterprise Linux CoreOS (RHCOS)信任捆绑包的颁发机构签名。无论代理是透明的，还是需要使用 http-proxy 和 https-proxy 参数显式配置。
    重要

    不要尝试直接更改集群中的代理或其他信任捆绑包配置。所有更改都必须使用 ROSA CLI (rosa)或 Red Hat OpenShift Cluster Manager 应用。直接对集群中的受管资源所做的任何更改都会被自动恢复。

    3 5 7
    http-proxy 和 https-proxy 参数必须指向有效的 URL。
    8
    要排除代理的目标域名、IP 地址或网络 CIDR 的逗号分隔列表。

    在域前面加上 . 以仅匹配子域。例如： .y.com 匹配 x.y.com，但不匹配 y.com。使用 * 可对所有目的地绕过所有代理。

    如果您扩展了未包含在安装配置中 networking.machineNetwork[].cidr 字段定义的 worker，您必须将它们添加到此列表中，以防止连接问题。

    如果未设置 httpProxy 或 httpsProxy 字段，则此字段将被忽略。

验证

  1. 显示集群的代理配置，并验证详情是否如预期： 

    $ oc get proxy cluster -o yaml
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    输出示例

    apiVersion: config.openshift.io/v1
kind: Proxy
spec:
  httpProxy: http://proxy.host.domain:<port>
  httpsProxy: https://proxy.host.domain:<port>
  <...more...>
status:
  httpProxy: http://proxy.host.domain:<port>
  httpsProxy: https://proxy.host.domain:<port>
  <...more...>
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2.5. 删除集群范围代理
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您可以使用 ROSA CLI 删除集群范围代理。删除集群后，您还应删除添加到集群的任何信任捆绑包。

2.5.1. 使用 CLI 删除集群范围代理
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您必须使用 ROSA CLI rosa 从集群中删除代理地址。

先决条件

  • 您必须具有集群管理员特权。
  • 已安装 ROSA CLI (rosa)。

流程

  • 使用 rosa edit 命令修改代理。您必须将空字符串传递给 --http-proxy 和 --https-proxy 参数，才能清除集群中的代理： 

    $ rosa edit cluster -c <cluster_name> --http-proxy "" --https-proxy ""
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    注意

    虽然代理可能只使用其中一个代理参数，但空字段将被忽略，因此将空字符串传递给 -http-proxy 和- -https-proxy 参数不会造成任何问题。

    输出示例

    I: Updated cluster <cluster_name>
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验证

  • 您可以使用 rosa describe 命令验证代理是否已从集群中删除： 

    $ rosa describe cluster -c <cluster_name>
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    在删除前，代理 IP 会显示在 proxy 部分： 

    Name:                       <cluster_name>
ID:                         <cluster_internal_id>
External ID:                <cluster_external_id>
OpenShift Version:          4.0
Channel Group:              stable
DNS:                        <dns>
AWS Account:                <aws_account_id>
API URL:                    <api_url>
Console URL:                <console_url>
Region:                     us-east-1
Multi-AZ:                   false
Nodes:
 - Control plane:           3
 - Infra:                   2
 - Compute:                 2
Network:
 - Type:                    OVNKubernetes
 - Service CIDR:            <service_cidr>
 - Machine CIDR:            <machine_cidr>
 - Pod CIDR:                <pod_cidr>
 - Host Prefix:             <host_prefix>
Proxy:
 - HTTPProxy:               <proxy_url>
Additional trust bundle:    REDACTED
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    删除代理后，代理部分会被删除： 

    Name:                       <cluster_name>
ID:                         <cluster_internal_id>
External ID:                <cluster_external_id>
OpenShift Version:          4.0
Channel Group:              stable
DNS:                        <dns>
AWS Account:                <aws_account_id>
API URL:                    <api_url>
Console URL:                <console_url>
Region:                     us-east-1
Multi-AZ:                   false
Nodes:
 - Control plane:           3
 - Infra:                   2
 - Compute:                 2
Network:
 - Type:                    OVNKubernetes
 - Service CIDR:            <service_cidr>
 - Machine CIDR:            <machine_cidr>
 - Pod CIDR:                <pod_cidr>
 - Host Prefix:             <host_prefix>
Additional trust bundle:    REDACTED
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

您可以使用 ROSA CLI 从集群中删除证书颁发机构(CA )。

先决条件

  • 您必须具有集群管理员特权。
  • 已安装 ROSA CLI (rosa)。
  • 集群添加了证书颁发机构。

流程

  • 使用 rosa edit 命令修改 CA 信任捆绑包。您必须将空字符串传递给 --additional-trust-bundle-file 参数，以便从集群中清除信任捆绑包： 

    $ rosa edit cluster -c <cluster_name> --additional-trust-bundle-file ""
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    输出示例

    I: Updated cluster <cluster_name>
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验证

  • 您可以使用 rosa describe 命令验证信任捆绑包是否已从集群中删除： 

    $ rosa describe cluster -c <cluster_name>
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    在删除前，会显示额外的信任捆绑包部分，以便将其值用于安全目的： 

    Name:                       <cluster_name>
ID:                         <cluster_internal_id>
External ID:                <cluster_external_id>
OpenShift Version:          4.0
Channel Group:              stable
DNS:                        <dns>
AWS Account:                <aws_account_id>
API URL:                    <api_url>
Console URL:                <console_url>
Region:                     us-east-1
Multi-AZ:                   false
Nodes:
 - Control plane:           3
 - Infra:                   2
 - Compute:                 2
Network:
 - Type:                    OVNKubernetes
 - Service CIDR:            <service_cidr>
 - Machine CIDR:            <machine_cidr>
 - Pod CIDR:                <pod_cidr>
 - Host Prefix:             <host_prefix>
Proxy:
 - HTTPProxy:               <proxy_url>
Additional trust bundle:    REDACTED
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    删除代理后，额外的信任捆绑包会被删除： 

    Name:                       <cluster_name>
ID:                         <cluster_internal_id>
External ID:                <cluster_external_id>
OpenShift Version:          4.0
Channel Group:              stable
DNS:                        <dns>
AWS Account:                <aws_account_id>
API URL:                    <api_url>
Console URL:                <console_url>
Region:                     us-east-1
Multi-AZ:                   false
Nodes:
 - Control plane:           3
 - Infra:                   2
 - Compute:                 2
Network:
 - Type:                    OVNKubernetes
 - Service CIDR:            <service_cidr>
 - Machine CIDR:            <machine_cidr>
 - Pod CIDR:                <pod_cidr>
 - Host Prefix:             <host_prefix>
Proxy:
 - HTTPProxy:               <proxy_url>
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