Flannel 为 Kubernetes 集群中的容器提供了多种网络通信模式

Flannel 为 Kubernetes 集群中的容器主要提供了三种网络通信模式：VXLAN、host-gw 以及 UDP 。它们在工作原理和性能上有所不同，你可以根据实际的网络环境和需求进行选择。

下面这个表格整理了这三种核心模式的关键信息，帮助你快速了解和对比：

 

网络模式	技术原理	性能	适用场景
VXLAN	在内核态进行封包/解包，创建虚拟隧道（flannel.1设备）	性能较好	通用场景，跨网段通信，是生产环境常用模式
host-gw	纯三层路由，通过在主机上添加路由规则，将目的主机作为网关	性能最高（无封装开销）	二层互通的网络，对性能要求高
UDP	在用户态进行封包/解包，通过TUN设备（flannel0）转发	性能最差

 

• VXLAN模式：这是Flannel默认且在生产环境中最常用的模式。它在每个节点上创建一个叫 flannel.1 的VTEP（虚拟隧道端点）设备。当数据包需要发送到其他节点上的Pod时，内核会在原始数据包外封装一层新的UDP包，使用宿主机的网络进行传输，到达目标节点后再由内核解封装。这种方式虽然有一定开销，但可以跨越三层网络，灵活性很好。

• host-gw模式 (Host Gateway)：这种模式性能最好。它通过在每个节点上添加到达其他节点Pod子网的静态路由规则来实现通信，下一跳就是目标节点本身的IP地址。因为它不需要对数据包进行任何封装，直接使用原始IP包传输。但关键限制是，它要求集群所有节点处于同一个二层网络（即直接可以通过二层交换通信），否则路由无法生效。

• UDP模式：这是Flannel最早支持的模式。它与VXLAN类似，也是Overlay网络，但封包和解包工作由运行在用户空间的flanneld进程完成，导致频繁的内核态和用户态切换，性能损耗非常大，通常不推荐在生产环境使用。

Flannel 的 VXLAN 和 host-gw 模式可以通过一种称为 Directrouting 的配置实现“一起使用” 。这种混合模式能智能地选择最佳的数据传输方式，兼顾灵活性和性能。

下面这个表格清晰地展示了这三种方式的主要特点：

 

特性模式	工作原理	性能	配置复杂性	网络要求
VXLAN	通过隧道封装数据包，可跨越三层网络	有封装开销，性能稍低	中等	无特殊要求，通用性强
host-gw	通过主机路由表直接转发，无封装	性能最高，接近原生网络	简单	所有节点必须在同一二层网络
Directrouting (混合)	同子网走host-gw，跨子网走VXLAN	同子网内性能与host-gw相当	中

 

如何配置 Directrouting 模式

配置的核心是修改 Flannel 的 ConfigMap。

1. 修改 Flannel 配置文件
   通常，Flannel 的配置保存在名为 kube-flannel-cfg 的 ConfigMap 中，或者直接在部署的 YAML 文件里。你需要找到 net-conf.json 部分，将其修改为如下结构 ：

   yaml

   net-conf.json: |
     {
       "Network": "10.244.0.0/16",  # 这里替换为你的集群 Pod 网段
       "Backend": {
         "Type": "vxlan",
         "Directrouting": true  # 关键：启用直接路由
       }
     }
   
   

   • 网络前提是关键：要使 Directrouting 生效并发挥其性能优势，处于同一 IP 子网内的节点之间必须能够通过二层网络（数据链路层）直接通信 。如果同子网的节点间存在防火墙等三层隔离设备，host-gw 的直连路由将无法建立。

   • MTU 设置：纯 VXLAN 模式由于需要封装数据，MTU 需要减小（例如设置为 1450）以容纳额外的头部信息 。而 host-gw 模式没有额外封装，可以使用标准的 1500 MTU 。在 Directrouting 混合模式下，为了兼容性，可能仍需采用 VXLAN 的较小 MTU。如果你的网络环境确认支持更大的 MTU，可以尝试调整。

   • 配置校验：配置完成后，你可以通过 ip route 命令在节点上查看路由表。如果配置成功，对于同一子网内的其他节点，你应该能看到一条类型为 host-gw 的清晰路由，其下一跳网关就是目标节点的 IP。