树袋熊|十分钟漫谈容器网络方案01—Flannel( 二 ) 在《Docker和Kubernetes的前世今生（下

UDP模式工作模式图
UDP模式使用了Flannel自定义的一种包头协议，实现三层网络Overlay网络处理跨主通信的问题。但是由于数据在内核和用户态经过了多次拷贝：容器是用户态， docker0和flannel0是内核态， flanneld是用户态，最终又要通过内核将数据发到外部网络，因此性能损耗较大，对于有数据传输有要求的在线业务并不适用。
UDP模式数据包的传递过程
— Flannel数据转发模式之VXLAN —
如果要进行性能优化，就需要减少用户态与内核态之间的数据拷贝，这就是VXLAN模式解决的问题。 VXLAN的核心在于在三层网络的基础上构建了二层网络，使分布在不同节点上的所有容器在这个虚拟二层网络下自由通信。二层虚拟网络通过VXLAN在宿主机上创建的VTEP设备（flannel.1）实现， flannel.1和flanneld一样负责封包解包工作，不同的是flannel.1的封解包对象是二层数据帧，在内核中完成。
VXLAN的转发过程为：Node1的容器container-1发出的数据包经过docker0 ，路由给VTEP设备。每个在flannel网络中的节点，都会由flanneld维护一张路由表，指明发往目标容器网段的包应该经过的VTEP设备IP地址。 Node1的VTEP会获得数据包应该发向Node2的VTEP设备的IP ，并通过本地的ARP表知道目的VTEP设备的MAC地址，然后封装在数据包头部构成二层数据帧并再加上VXLAN头，标识是由VTEP设备处理的数据帧。另外， flannel会维护转发数据库FDB ，记录目标VTEP的MAC地址应该发往的宿主机（也就是Node2），宿主机网卡将封装为外部网络传输的包转发到Node2 。数据帧在Node2上解封后，宿主机会识别VXLAN头部，直接在内核拆包，然后转发到目标VTEP设备并转到对应容器。
VXLAN模式工作模式图
作为Flannel中最被普遍采用的方案， VXLAN采用的是内置在Linux内核里的标准协议，因此虽然封包结构比UDP模式复杂，但装包和解包过程均在内核中完成，实际的传输速度要比UDP模式快许多。较快的传输速度和对底层网络的可兼容性也使得VXLAN适用性较其他模式更高，成为业务环境下的主流选择。
— Flannel数据转发模式之Host-gw —
除去上述两种模式外， Flannel还提供了一种纯三层网络模式host-gw 。顾名思义， host-gw是一种主机网关模式，每个主机会维护一张路由表，记录发往某目标容器子网的数据包的下一跳IP地址（也就是子网所在宿主机的IP）。宿主机将下一跳目的主机的MAC地址作为目的地址，通过二层网络把包发往目的主机。目的主机收到后，会直接转发给对应容器。所以host-gw模式下，数据包直接以容器IP包的形式在网络中传递，每个宿主机就是通信链路中的网关。
Host-Gateway模式工作模式图
和其他两种模式相比， host-gw模式少了额外的封包和拆包过程，效率与虚拟机直接的通信相差无几。但是，该模式要求所有节点都在物理二层网络中联通，且每个主机都需要维护路由表，节点规模较大时有较大的维护压力，因此不适用复杂网络。