Flannel VS Calico

Calico 和 Flannel 是 Kubernetes 中最著名和最常见的两种网络插件（CNI），但它们的设计哲学、实现方式和能力有显著区别。

简单来说：

• Flannel 追求的是简单和易用，提供足够的基础网络功能。
• Calico 追求的是性能和功能，提供强大的网络策略和高性能网络。

下面我们从多个维度进行详细对比。

核心对比一览表

深入剖析

1. 网络模型与工作原理

这是最根本的区别。

• Flannel (Overlay Network)：

  • 工作原理：它在底层物理网络之上再构建一个虚拟的“覆盖网络”。当数据包从一个节点的Pod发送到另一个节点的Pod时，Flannel会将它封装在一个新的网络包中（如VXLAN）。
  • 类比：就像在一封普通信件（Pod的原始数据包）外面套了一个标准快递袋（VXLAN封装），快递系统（底层网络）只关心快递袋上的地址（节点IP），不关心里面的内容。到达目标节点后，再拆开快递袋，取出里面的信。
  • 优势：对底层网络要求低，只要节点之间IP能通即可，兼容性好。
  • 劣势：封装和解封装有额外的CPU开销，并且会增加数据包的大小（ overhead），导致性能略有下降。

• Calico (Pure Layer 3)：

  • 工作原理（BGP模式）：它不使用封装，而是使用BGP路由协议。每个K8s节点都像一个路由器，它通过BGP协议向集群中的其他节点宣告：“发往这些Pod IP的流量，请送到我这里来”。
  • 类比：就像整个数据中心是一个大的邮政系统，每个邮局（节点）都知道去往任何地址（Pod IP）的最短路径，信件（数据包）可以直接投递，无需额外包装。
  • 优势：性能高，无封装开销，延迟低，吞吐量高。
  • 劣势：要求底层网络必须支持BGP或者支持主机路由（某些云平台或网络设备可能需要特定配置）。

注意：Calico也支持VXLAN模式（通常用于网络策略要求BGP但底层网络不支持的场景），但其最佳性能是在BGP模式下实现的。

2. 网络策略

这是两者功能性的一个巨大分水岭。

• Flannel：本身不提供任何网络策略能力。它只负责打通网络，让所有Pod默认可以相互通信。如果你需要实现Pod之间的访问控制（微隔离），你必须额外安装一个网络策略控制器，如 Cilium 或 Calico本身（可以只使用其策略部分，与Flannel叠加使用）。

• Calico：原生支持强大的Kubernetes NetworkPolicy。你可以定义基于Pod标签、命名空间、端口、协议甚至DNS名称的精细规则，来控制Pod的入站和出站流量。这对于实现“零信任”安全模型至关重要。

3. 性能

• Calico (BGP模式)：由于其纯三层的转发机制，无需封装，数据包是原生IP包，其延迟更低，吞吐量更高，CPU消耗也更少。
• Flannel (VXLAN模式)：由于存在VXLAN的封装头（通常50字节 overhead），最大传输单元会变小，封装/解封装操作也需要CPU参与，性能相比Calico BGP模式要低一些。但其 Host-gw 后端模式性能很好，前提是节点在同一个二层网络。

4. 生态系统与高级功能

• Calico：功能非常丰富，远不止基础网络。
  • 网络策略：如上所述，非常强大。
  • IPAM：灵活的IP地址管理。
  • 服务网格集成：与Istio有深度集成，可以实施全局的服务到服务策略。
  • Windows支持：对Windows节点有良好的支持。
  • 网络诊断工具：提供了 calicoctl 等强大的运维工具。
• Flannel：功能相对单一，就是做好网络连通性。它“小而美”，但缺乏高级功能。

如何选择？

选择 Flannel 的情况：

• 新手用户：想要快速搭建一个K8s集群，不想纠结于复杂的网络配置。
• 测试或开发环境：需求简单，只需要Pod能通。
• 中小型集群：对性能和高级网络策略没有硬性要求。
• 底层网络受限：无法配置BGP或主机路由的环境（例如某些公有云基础网络）。

选择 Calico 的情况：

• 生产环境：对稳定性和性能有高要求。
• 大型集群：需要高效的路由和可扩展性。
• 安全要求高：需要实现Pod之间的网络隔离（微隔离）。
• 对网络性能极度敏感：例如AI/ML训练、高频交易等场景。
• 底层网络可控：例如在自建数据中心或云上支持BGP的环境。

总结

在现代Kubernetes部署中，尤其是生产环境，Calico因其卓越的性能和原生的安全能力，已经成为更主流和推荐的选择。而Flannel则在那些“只要能通就行”的简单场景中，依然保持着它的价值。