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Kubernetes网络模型(CNI)实现原理与主流插件对比：Calico、Flannel、Cilium实战选型指南

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一、CNI核心实现机制

  1. 基础架构层

    • 通过/etc/cni/net.d配置文件定义网络
    • 调用二进制插件时传递ADD/DEL指令
    • 典型工作流程：创建veth pair→分配IP→设置路由规则

  2. 关键数据结构

    {
  "cniVersion": "0.4.0",
  "name": "mynet",
  "type": "bridge",
  "ipam": {
    "type": "host-local"
  }
}

二、三大主流插件对比

特性 Calico Flannel Cilium
数据平面 BGP/IPIP VXLAN/UDP eBPF
网络策略 全功能支持 仅基础ACL L3-L7策略
性能损耗 15-20% 30-40% <10%
适用场景 跨机房部署 简单POD网络 云原生安全

三、实战选型案例

金融行业案例：

  • 选择Cilium实现：
    • 基于eBPF的零信任安全模型
    • 细粒度的L7网络策略控制
    • 原生支持Service Mesh

配置示例：

apiVersion: cilium.io/v2
kind: CiliumNetworkPolicy
metadata:
  name: "db-access"
spec:
  endpointSelector:
    matchLabels:
      app: mysql
  ingress:
  - fromEndpoints:
    - matchLabels:
        app: api-server
    toPorts:
    - ports:
      - port: "3306"

四、排错技巧

  1. 网络连通性检查：

    kubectl run -it --rm debug --image=nicolaka/netshoot -- /bin/bash
curl -I http://service-name

  2. 常见问题处理：

    • IP地址耗尽：调整IPAM子网范围
    • BGP邻居建立失败：检查Calico节点配置
    • eBPF程序加载失败：升级内核至5.4+版本
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