1. CNI 概述

CNI（Container Network Interface）是 Kubernetes 负责容器网络通信的核心组件。不同的 CNI 方案提供不同的网络连接方式，并针对不同的应用场景优化。常见的 CNI 组件包括 Flannel、Calico、Cilium、Weave、Antrea 和 Kube-Router，它们支持不同的网络模式，如 VXLAN、IP-in-IP、BGP、eBPF 等。

2. 主要 CNI 组件及工作原理

2.1 Flannel

Flannel 是一个轻量级 CNI，主要提供 L3 网络连接，适合中小型 Kubernetes 部署。

• VXLAN 模式：

  • 采用 UDP 封装（端口 8472），跨 L3 网络通信。
  • 特点：易于配置，但有封装开销。
  • 适用场景：公有云、小型集群。
  • 安装示例：

    kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/flannel-io/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
    

• Host-GW 模式：

  • 直接使用主机路由，无封装，性能最佳。
  • 特点：适用于 L2 网络，无需额外封包。
  • 适用场景：私有数据中心，高吞吐量场景。

  配置示例（修改 flannel-config）：

  {
    "Network": "10.244.0.0/16",
    "Backend": { "Type": "host-gw" }
  }
  

2.2 Calico

Calico 采用 L3 路由方式，支持 IP-in-IP 和 BGP，并提供 Kubernetes 网络策略。

• IP-in-IP 模式（默认）：

  • 适用于多子网环境，封装 IP 包。
  • 特点：性能高于 VXLAN，适用于公有云。
  • 适用场景：跨子网、混合云环境。
  • 安装示例：

    kubectl apply -f https://docs.projectcalico.org/manifests/calico.yaml
    

• BGP 模式：

  • 直接使用 BGP 协议，无封装，低延迟。
  • 特点：要求底层网络支持 BGP。
  • 适用场景：数据中心、大规模集群。
  • 配置 BGP：

    data:
      backend: "bird"
    

2.3 Cilium

Cilium 采用 eBPF 技术，提高网络性能，并支持 L7 网络策略。

• VXLAN 模式（默认）：

  • 特点：性能优越，适合大规模集群。
  • 适用场景：高性能微服务集群。
  • 安装示例：

    helm install cilium cilium/cilium --namespace kube-system
    

• Native Routing 模式（BGP）：

  • 直接使用 BGP，无封装，减少开销。
  • 适用场景：需要底层 BGP 路由支持的环境。

2.4 Weave

Weave 适用于跨数据中心和加密通信，支持 VXLAN。

• 特点：提供加密支持，适合混合云环境。
• 安装示例：

  kubectl apply -f "https://cloud.weave.works/k8s/net?k8s-version=$(kubectl version | base64 | tr -d '\n')"
  

2.5 Antrea

Antrea 采用 Open vSwitch（OVS），提供强大的流量控制。

• 特点：适用于企业级 Kubernetes 运营，支持 L7 网络策略。
• 安装示例：

  kubectl apply -f https://github.com/antrea-io/antrea/releases/latest/download/antrea.yml
  

2.6 Kube-Router

Kube-Router 是一个集成 BGP、Network Policy 和 Service Proxy 的轻量级 CNI。

• 特点：高性能，适合大规模 Kubernetes 部署。
• 安装示例：

  kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/cloudnativelabs/kube-router/master/daemonset/kube-router-all-features.yaml
  

3. 方案对比总结

4. 选择建议

1. 新手或小型 Kubernetes 集群 → Flannel（VXLAN）
2. 公有云环境 → Calico（IP-in-IP）
3. 高性能私有数据中心 → Calico（BGP）或 Cilium（Native Routing）
4. 跨数据中心通信 → Weave
5. 企业级 Kubernetes → Antrea（OVS）
6. 超大规模集群 → Kube-Router（BGP）

对于 Kubernetes CNI 的选择，应根据 网络架构、性能需求、维护成本 进行权衡，选择最适合自身业务的网络方案。