随着IPv6的逐渐普及，物联网、边缘计算等行业大量使用IPv6部署各种设备和边缘设备，在Kubernetes中运行的容器和服务也需要支持IPv6。Kubernetes从1.16版本开始引入对IPv4和IPv6双栈的支持，当前为Alpha阶段。
在Kubernetes集群中启用IPv4和IPv6双栈可以提供以下功能。
◎ 为Pod分配一个IPv4地址和一个IPv6地址。
◎ 为Service分配一个IPv4地址或一个IPv6地址，只能使用一种地址类型。
◎ Pod可以同时通过IPv4地址和IPv6地址路由到集群外部（egress）的网络（如Internet）。
为了在Kubernetes集群中使用IPv4和IPv6双栈功能，需要满足以下前提条件。
◎ 使用Kubernetes 1.16及以上版本。
◎ Kubernetes集群的基础网络环境必须支持双栈网络，即提供可路由的IPv4和IPv6网络接口。
◎ 支持双栈的网络插件，例如Calico或Kubenet。
为Kubernetes集群启用IPv4和IPv6双栈功能前，首先需要在kube-apiserver、kube-controller-manager、kubelet和kube-proxy服务中设置启动参数以开启双栈特性，并设置Pod的IP CIDR范围（--cluster-cidr）和Service的IP CIDR范围（--service-cluster-ip-range）。各服务的启动参数设置如下。
（1）kube-apiserver服务。
◎ --feature-gates="...，IPv6DualStack=true"：开启IPv6DualStack特性开关。
◎ --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>，<IPv6 CIDR>：设置Service的IPv4和IPv6 CIDR地址范围，例如--service-cluster-ip-range=169.169.0.0/16，3000：：0/112。
（2）kube-controller-manager服务。
◎ --feature-gates="...，IPv6DualStack=true"：开启IPv6DualStack特性开关。
◎ --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>，<IPv6 CIDR>：设置Pod的IPv4和IPv6 CIDR地址范围，例如--cluster-cidr=10.0.0.0/16，fa00：：0/112。
◎ --service-cluster-ip-range=<IPv4 CIDR>，<IPv6 CIDR>：设置Service的IPv4和IPv6 CIDR地址范围，例如--service-cluster-ip-range=169.169.0.0/16，3000：：0/112。
◎ --node-cidr-mask-size-ipv4：设置IPv4子网掩码，默认为/24。
◎ --node-cidr-mask-size-ipv6：设置IPv6子网掩码，默认为/64。
（3）kubelet服务。
◎ --feature-gates="...，IPv6DualStack=true"：开启IPv6DualStack特性开关。
（4）kube-proxy服务。
◎ --proxy-mode=ipvs：必须使用ipvs代理模式。
◎ --feature-gates="...，IPv6DualStack=true"：开启IPv6DualStack特性开关。
◎ --cluster-cidr=<IPv4 CIDR>，<IPv6 CIDR>：设置Pod的IPv4和IPv6 CIDR地址范围，例如--cluster-cidr=10.0.0.0/16，fa00：：0/112。
为了支持Pod的IPv4和IPv6双栈网络，还需要在Kubernetes集群中部署支持双栈的网络组件（如CNI插件），这里以Calico为例进行说明。Calico对IPv4和IPv6双栈的支持包括以下配置。
（1）在ConfigMap“calico-config”中，CNI网络配置“cni_network_config”的ipam段落增加了assign_ipv4=true和assign_ipv6=true的配置，例如（省略的内容详见7.7.4节的说明）：
（2）在容器calico-node的环境变量中新增IPv6的相关配置，例如（省略的内容详见7.7.4节的说明）：
其中，CALICO_IPV4POOL_CIDR和CALICO_IPV6POOL_CIDR设置的IP CIDR地址范围应与Kubernetes集群中的设置相同（kube-controller-manager和kube-proxy服务--cluster-cidr参数的设置）。
通过kubectl create命令创建Calico CNI插件后，确保calico-node运行正常：
在启用了IPv4和IPv6双栈的Kubernetes集群中，根据上述配置，创建的每个Pod都会被CNI插件设置一个IPv4地址和一个IPv6地址。
以下面的Deployment为例：
创建这个Deployment：
查看Pod信息（在kubectl get命令返回的结果中只能看到IPv4地址）：
登录容器，通过ip命令查看其IP地址，可以看到系统为其设置的IPv4和IPv6地址：
另外，在/etc/hosts文件中也进行了设置：
下面对通过IPv6地址访问其他容器提供的Web服务进行验证，例如从webapp-67cfbd687f-w6ssb容器内访问Pod webapp-67cfbd687f-tth9v（IPv6地址为fda3：eccf：c536：b27d：668b：ae7f：c66b：41c4）在8080端口号提供的Web服务，访问成功：
对于Service来说，一个Service只能设置IPv4或者IPv6一种IP地址类型，这需要在Service的YAML定义中通过ipFamily字段进行设置。该字段是可选配置，如果不指定，则使用kube-controller-manager服务--service-cluster-ip-range参数设置的第1个IP地址的地址类型。ipFamily字段可以设置的值为“IPv4”或“IPv6”。
下面通过两个不同IP地址类型的Service进行说明。
由于在前文中配置的--service-cluster-ip-range的第1个参数为IPv4地址范围（--service-cluster-ip-range=169.169.0.0/16，3000：：0/112），所以下面的例子在不指定ipFamily字段的情况下，Kubernetes将为该Service分配IPv4地址：
创建这个Service，可以看到它的IP地址为IPv4地址：
查看Service详情，可以看到它的后端Endpoint的地址也为IPv4地址：
通过Service的IPv4地址访问服务成功：
下面的例子指定ipFamily=IPv6，系统将为这个Service分配一个IPv6地址：
创建这个Service，可以看到它的IP地址为IPv6地址：
查看Service详情，可以看到它的后端Endpoint的地址也为IPv6地址：
通过Service的IPv6地址访问服务也是成功的：
