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Calico 是 Kubernetes 中广泛使用的开源网络插件，通过高性能三层网络和细粒度网络策略，为容器提供跨主机通信、安全隔离及网络管理功能。以下是其核心作用与使用方法：

一、Calico 的核心作用

1. 高性能容器网络
   • 技术原理：基于 BGP（边界网关协议）或 eBPF 技术实现三层网络，直接通过节点路由表转发数据包，无需覆盖网络（如 VXLAN）封装，减少性能损耗。
   • 优势：相比 Flannel 的 UDP/VXLAN 模式，Calico 在大规模集群中延迟更低、吞吐量更高，适合高流量场景（如 AI 训练、大数据分析）。
2. 细粒度网络策略
   • 功能：支持 Kubernetes NetworkPolicy，可基于标签（Label）定义容器间的访问规则（如允许/拒绝特定端口、IP 的流量）。
   • 示例：

     apiVersion: networking.k8s.io/v1
     kind: NetworkPolicy
     metadata:name: allow-frontend-to-backend
     spec:podSelector:matchLabels:app: backendpolicyTypes:- Ingressingress:- from:- podSelector:matchLabels:app: frontendports:- protocol: TCPport: 80

     此策略仅允许标签为 app=frontend 的 Pod 访问 app=backend 的 80 端口。
3. 多网络模式支持
   • BGP 直连模式：节点间通过 BGP 协议交换路由信息，适合同子网环境（如私有云）。
   • IPIP/VXLAN 覆盖模式：跨子网时封装数据包，解决物理网络限制（如公有云跨可用区）。
   • 混合模式：自动选择直连或覆盖，平衡性能与兼容性。
4. IPv6 与多云集成
   • 支持原生 IPv6 地址分配，兼容 AWS、Azure、GCP 等云平台，实现跨云网络统一管理。

二、Calico 在 Kubernetes 中的使用方法

1. 安装 Calico

• 使用 Helm 安装（推荐）：

  helm repo add projectcalico https://docs.tigera.io/charts

  helm install calico projectcalico/tigera-operator --version v3.26.1

• 使用 YAML 文件安装：
  从 Calico 官方文档 下载 YAML 文件并应用：

  kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/projectcalico/calico/v3.26.1/manifests/calico.yaml

2. 配置网络策略

• 基础示例：隔离 policy-demo 命名空间中的所有 Pod，仅允许特定流量：

  # 创建命名空间
  kubectl create ns policy-demo# 部署 Nginx 和测试 Pod
  kubectl create deployment nginx --image=nginx --replicas=2 -n policy-demo
  kubectl expose deployment nginx --port=80 -n policy-demo
  kubectl run access --rm -ti --image=busybox --namespace=policy-demo -- /bin/sh# 应用网络策略（拒绝所有入口流量）
  kubectl apply -f - <<EOF
  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: NetworkPolicy
  metadata:name: default-denynamespace: policy-demo
  spec:podSelector: {}policyTypes:- Ingress
  EOF# 允许从标记为 `run=access` 的 Pod 访问 Nginx
  kubectl apply -f - <<EOF
  apiVersion: networking.k8s.io/v1
  kind: NetworkPolicy
  metadata:name: access-nginxnamespace: policy-demo
  spec:podSelector:matchLabels:app: nginxingress:- from:- podSelector:matchLabels:run: accessports:- protocol: TCPport: 80
  EOF

3. 验证网络策略

• # 在 access Pod 中测试访问 Nginx

  kubectl exec access -n policy-demo -- wget -q nginx:80 -O - # 成功

  kubectl exec access -n policy-demo -- wget -q nginx:22 -O - # 失败（被策略阻止）

  # 在未标记的 Pod 中测试访问 Nginx

  kubectl run cant-access --rm -ti --image=busybox --namespace=policy-demo -- /bin/sh

  / # wget -q nginx:80 -O - # 失败（被默认策略阻止）

4. 高级功能

• 节点防火墙管理：通过 HostEndpoint 和 GlobalNetworkPolicy 控制节点级流量（如仅允许特定 IP 访问节点端口 22）：

  apiVersion: projectcalico.org/v3
  kind: HostEndpoint
  metadata:name: node1-eth0labels:kubernetes-host: ingress
  spec:interfaceName: eth0node: node1expectedIPs: ["192.168.1.100"]apiVersion: projectcalico.org/v3
  kind: GlobalNetworkPolicy
  metadata:name: allow-ssh-only
  spec:order: 10ingress:- action: Allowprotocol: TCPsource:nets: ["192.168.1.0/24"]destination:ports: [22]- action: Denyprotocol: TCPsource:notNets: ["192.168.1.0/24"]selector: has(kubernetes-host)

三、Calico 与其他插件对比

特性	Calico	Flannel	Cilium
网络模型	三层（BGP/eBPF）	二层覆盖（VXLAN/UDP）	eBPF 加速
网络策略	原生支持 Kubernetes NP	需结合 Calico 或 Canal	原生支持
性能	高（无封装）	中（封装开销）	极高（eBPF 优化）
适用场景	大规模、安全敏感型	中小规模、简单网络	高性能、服务网格集成

四、总结

Calico 以其高性能、强安全性和灵活性，成为 Kubernetes 网络插件的首选之一。无论是金融、电商等对安全要求严格的行业，还是 AI、大数据等需要低延迟的场景，Calico 均能通过三层网络和精细策略提供可靠解决方案。对于中小规模集群，其部署复杂度略高于 Flannel，但长期运维中网络策略的优势显著。