> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://atomoh.gitbook.io/kubernetes/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://atomoh.gitbook.io/kubernetes/jp/nettowku/calico/03-networking-modes.md). # 第3部：ネットワーキングモード > **サポート対象バージョン**: Calico v3.29+ / Kubernetes 1.28+ **最終更新**: February 23, 2026 ## 概要 Calico は、さまざまなインフラストラクチャ要件、パフォーマンスニーズ、運用上の制約に対応するため、複数のネットワーキングモードをサポートしています。このセクションでは、各ネットワーキングモードを詳しく解説し、環境に最適なモードを選択して設定できるようにします。 ## ネットワーキングモードの概要 ![Calico ネットワーキングモードの比較](/files/sY3I3u67HM2zBSbxqydf) ```mermaid flowchart TD subgraph Modes["Calico Networking Modes"] IPIP[IPIP Mode] VXLAN[VXLAN Mode] Direct[Direct/Native Mode] end subgraph Characteristics["Key Characteristics"] IPIP --> |MTU: 1480| IPIP_MTU[IP-in-IP Encapsulation] VXLAN --> |MTU: 1450| VXLAN_MTU[UDP/VXLAN Encapsulation] Direct --> |MTU: 1500| Direct_MTU[No Encapsulation] end subgraph UseCases["Best Use Cases"] IPIP_MTU --> UC1[Cloud environments
Simple setup] VXLAN_MTU --> UC2[Multicast restrictions
Standard overlay] Direct_MTU --> UC3[On-premises BGP
Maximum performance] end classDef mode fill:#FA8320,stroke:#333,color:white classDef char fill:#326CE5,stroke:#333,color:white classDef use fill:#00C7B7,stroke:#333,color:white class IPIP,VXLAN,Direct mode class IPIP_MTU,VXLAN_MTU,Direct_MTU char class UC1,UC2,UC3 use ``` ## IPIP モード IP-in-IP（IPIP）は、Calico のデフォルトのカプセル化モードです。サブネット間通信のために、元の IP パケットを別の IP パケット内にラップします。 ### IPIP パケット構造 ``` Standard IP Packet (1500 bytes MTU): ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Ethernet │ IP Header (20B) │ TCP/UDP │ Payload │ │ (14B) │ Src: 192.168.1.10 │ (20B) │ (up to 1460B) │ │ │ Dst: 192.168.2.10 │ │ │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ IPIP Encapsulated Packet (1500 bytes outer MTU): ┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Ethernet │ Outer IP (20B) │ Inner IP (20B) │ TCP/UDP │ Payload │ │ (14B) │ Src: 10.0.1.10 │ Src: 192.168.1.10 │ (20B) │ (up to 1440B) │ │ │ Dst: 10.0.1.11 │ Dst: 192.168.2.10 │ │ │ │ │ Proto: 4 (IPIP) │ │ │ │ └───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ▲ │ 20 bytes overhead Effective MTU: 1480 ``` ### IPIP モードのオプション | モード | 説明 | ユースケース | | --------------- | --------------------------- | ---------------------- | | **Always** | すべての Pod 間トラフィックをカプセル化 | クラウド環境、シンプルなセットアップ | | **CrossSubnet** | サブネット間トラフィックのみをカプセル化 | ハイブリッド環境、最適化されたパフォーマンス | | **Never** | IPIP を無効化（Direct ルーティングで使用） | BGP を使用するオンプレミス | ### IPIP CrossSubnet モード CrossSubnet は、L3 境界をまたぐトラフィックのみをカプセル化する最適化です。 ```mermaid flowchart TD subgraph Subnet1["Subnet 10.0.1.0/24"] Node1[Node 1
10.0.1.10] Node2[Node 2
10.0.1.11] end subgraph Subnet2["Subnet 10.0.2.0/24"] Node3[Node 3
10.0.2.10] Node4[Node 4
10.0.2.11] end Node1 <-->|Direct routing
No encapsulation| Node2 Node3 <-->|Direct routing
No encapsulation| Node4 Node1 <-.->|IPIP encapsulation
Cross-subnet| Node3 Node2 <-.->|IPIP encapsulation
Cross-subnet| Node4 classDef node fill:#FA8320,stroke:#333,color:white class Node1,Node2,Node3,Node4 node ``` ### IPIP IPPool 設定 ```yaml apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: default-ipv4-ippool spec: cidr: 192.168.0.0/16 blockSize: 26 # /26 = 64 IPs per block ipipMode: Always # Options: Always, CrossSubnet, Never vxlanMode: Never natOutgoing: true nodeSelector: all() --- # CrossSubnet mode for optimized performance apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: crosssubnet-ippool spec: cidr: 10.244.0.0/16 blockSize: 26 ipipMode: CrossSubnet vxlanMode: Never natOutgoing: true nodeSelector: all() ``` ### IPIP トンネルインターフェイス ```bash # View IPIP tunnel interface on a node ip link show tunl0 # Expected output: # tunl0@NONE: mtu 1480 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000 # link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0 # View IPIP routes ip route | grep tunl0 # Expected output: # 192.168.2.0/26 via 10.0.1.11 dev tunl0 proto bird onlink # 192.168.3.0/26 via 10.0.1.12 dev tunl0 proto bird onlink ``` ### IPIP パケットフロー図 ```mermaid sequenceDiagram participant PodA as Pod A
192.168.1.10 participant Felix1 as Felix (Node 1) participant Tunl1 as tunl0 (Node 1) participant Network as Physical Network participant Tunl2 as tunl0 (Node 2) participant Felix2 as Felix (Node 2) participant PodB as Pod B
192.168.2.10 PodA->>Felix1: IP packet to 192.168.2.10 Felix1->>Felix1: Route lookup: via tunl0 Felix1->>Tunl1: Forward to tunnel Tunl1->>Tunl1: Encapsulate in IPIP Note over Tunl1: Outer: 10.0.1.10 → 10.0.1.11
Inner: 192.168.1.10 → 192.168.2.10 Tunl1->>Network: Send encapsulated packet Network->>Tunl2: Deliver to Node 2 Tunl2->>Tunl2: Decapsulate IPIP Tunl2->>Felix2: Forward inner packet Felix2->>PodB: Deliver to destination ``` ## VXLAN モード VXLAN（Virtual Extensible LAN）は、Layer 2 フレームを UDP パケットにカプセル化する業界標準のオーバーレイプロトコルです。 ### VXLAN パケット構造 ``` VXLAN Encapsulated Packet: ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Outer │ Outer IP (20B) │ UDP (8B) │ VXLAN │ Inner │ Inner IP │ TCP/ │ Pay- │ │ Ethernet │ Src: 10.0.1.10 │ Src: rand │ Header │ Ethernet │ (20B) │ UDP │ load │ │ (14B) │ Dst: 10.0.1.11 │ Dst: 4789 │ (8B) │ (14B) │ │(20B) │ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ▲ │ 50 bytes overhead Effective MTU: 1450 ``` ### VXLAN コンポーネント | コンポーネント | 説明 | | --------------------- | -------------------------------------------- | | **VTEP** | VXLAN Tunnel Endpoint - encap/decap ポイント | | **VNI** | VXLAN Network Identifier（Calico は固定 VNI を使用） | | **UDP Port** | 4789（IANA 割り当て） | | **Multicast/Unicast** | Calico は既知のピア VTEP と Unicast を使用 | ### VXLAN IPPool 設定 ```yaml apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: vxlan-ippool spec: cidr: 10.244.0.0/16 blockSize: 26 ipipMode: Never vxlanMode: Always # Options: Always, CrossSubnet, Never natOutgoing: true nodeSelector: all() --- # VXLAN CrossSubnet mode apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: vxlan-crosssubnet-ippool spec: cidr: 10.245.0.0/16 blockSize: 26 ipipMode: Never vxlanMode: CrossSubnet natOutgoing: true nodeSelector: all() ``` ### VXLAN インターフェイス設定 ```bash # View VXLAN interface ip link show vxlan.calico # Expected output: # vxlan.calico: mtu 1450 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default # link/ether 66:5b:5c:5d:5e:5f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff # View VXLAN FDB (Forwarding Database) bridge fdb show dev vxlan.calico # Expected output: # 66:a1:a2:a3:a4:a5 dst 10.0.1.11 self permanent # 66:b1:b2:b3:b4:b5 dst 10.0.1.12 self permanent # View VXLAN routes ip route | grep vxlan # Expected output: # 10.244.1.0/26 via 10.244.1.0 dev vxlan.calico onlink # 10.244.2.0/26 via 10.244.2.0 dev vxlan.calico onlink ``` ### VXLAN パケットフロー ```mermaid flowchart TD subgraph Node1["Node 1 (10.0.1.10)"] PodA[Pod A
10.244.0.10] VTEP1[VTEP
vxlan.calico] end subgraph VXLAN["VXLAN Encapsulation"] Outer[Outer Headers
UDP:4789, VNI:4096] Inner[Inner Frame
Original L2+L3] end subgraph Node2["Node 2 (10.0.1.11)"] VTEP2[VTEP
vxlan.calico] PodB[Pod B
10.244.1.10] end PodA -->|1. Original packet| VTEP1 VTEP1 -->|2. Lookup VTEP for dest| Outer Outer -->|3. Encapsulate| Inner Inner -->|4. UDP to remote VTEP| VTEP2 VTEP2 -->|5. Decapsulate| PodB classDef pod fill:#326CE5,stroke:#333,color:white classDef vtep fill:#FA8320,stroke:#333,color:white classDef encap fill:#00C7B7,stroke:#333,color:white class PodA,PodB pod class VTEP1,VTEP2 vtep class Outer,Inner encap ``` ## Direct/非カプセル化モード Direct ルーティングモードは、カプセル化なしでネイティブ IP ルーティングを使用し、可能な限り最高のパフォーマンスを提供します。 ### Direct モードの要件 | 要件 | 説明 | | -------------- | ------------------------------------ | | **L2 隣接性** | Node は同じ L2 ネットワーク上にある必要があります。OR | | **BGP ルーティング** | 外部ルーターは BGP を介して Pod ルートを学習する必要があります | | **ルート伝播** | 物理ネットワークが Pod CIDR をルーティングする必要があります | ### Direct モードのトポロジー ```mermaid flowchart TD subgraph Rack1["Rack 1"] Node1[Node 1
10.0.1.10
Pods: 192.168.1.0/26] Node2[Node 2
10.0.1.11
Pods: 192.168.1.64/26] ToR1[ToR Switch 1] end subgraph Rack2["Rack 2"] Node3[Node 3
10.0.2.10
Pods: 192.168.2.0/26] Node4[Node 4
10.0.2.11
Pods: 192.168.2.64/26] ToR2[ToR Switch 2] end subgraph Core["Core Network"] Spine[Spine Switch] end Node1 <-->|BGP| ToR1 Node2 <-->|BGP| ToR1 Node3 <-->|BGP| ToR2 Node4 <-->|BGP| ToR2 ToR1 <-->|BGP| Spine ToR2 <-->|BGP| Spine classDef node fill:#FA8320,stroke:#333,color:white classDef switch fill:#326CE5,stroke:#333,color:white class Node1,Node2,Node3,Node4 node class ToR1,ToR2,Spine switch ``` ### Direct モードの IPPool 設定 ```yaml apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: direct-routing-pool spec: cidr: 192.168.0.0/16 blockSize: 26 ipipMode: Never # Disable IPIP vxlanMode: Never # Disable VXLAN natOutgoing: true nodeSelector: all() ``` ### Direct モードの BGP 設定 ```yaml # Global BGP configuration apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: BGPConfiguration metadata: name: default spec: logSeverityScreen: Info nodeToNodeMeshEnabled: true # Full mesh for small clusters asNumber: 64512 --- # Peer with ToR switches apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: BGPPeer metadata: name: rack1-tor spec: peerIP: 10.0.1.1 asNumber: 65001 nodeSelector: rack == 'rack1' --- apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: BGPPeer metadata: name: rack2-tor spec: peerIP: 10.0.2.1 asNumber: 65001 nodeSelector: rack == 'rack2' ``` ### Direct モードのルート ```bash # View routes on a node in direct mode ip route # Expected output (no tunnel interfaces): # default via 10.0.1.1 dev eth0 # 10.0.1.0/24 dev eth0 proto kernel scope link src 10.0.1.10 # 192.168.1.0/26 dev cali123456 scope link # Local pods # 192.168.1.64/26 via 10.0.1.11 dev eth0 proto bird # Node 2 pods # 192.168.2.0/26 via 10.0.1.1 dev eth0 proto bird # Rack 2 via ToR # 192.168.2.64/26 via 10.0.1.1 dev eth0 proto bird # Rack 2 via ToR ``` ## モード比較 ### IPIP vs VXLAN vs Direct | 機能 | IPIP | VXLAN | Direct | | --------------- | ------------------- | ------------------- | ------------ | | **プロトコル** | IP Protocol 4 | UDP Port 4789 | Native IP | | **オーバーヘッド** | 20 bytes | 50 bytes | 0 bytes | | **MTU** | 1480 | 1450 | 1500 | | **ファイアウォール互換性** | IP proto 4 が必要な場合あり | UDP pass-through | Native | | **ハードウェアオフロード** | Limited | Better support | Full support | | **L2 要件** | No | No | Yes（または BGP） | | **Multicast** | Not needed | Not needed（unicast） | Not needed | | **パフォーマンス** | Good | Good | Best | | **複雑さ** | Low | Low | Medium | ### パフォーマンスベンチマーク比較 ``` Test Environment: - Nodes: 3x c5.xlarge (AWS) - Network: 10 Gbps - Tool: iperf3 TCP, 60 second test Results (TCP throughput, single stream): ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Throughput (Gbps) │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ Direct Mode ████████████████████████████████ 9.41 │ │ IPIP Mode ███████████████████████████████ 9.12 │ │ VXLAN Mode ██████████████████████████████ 8.89 │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ Latency (microseconds, p99): ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Latency (μs) │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ Direct Mode ████ 45 │ │ IPIP Mode █████ 52 │ │ VXLAN Mode ██████ 61 │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ CPU Usage (% per Gbps): ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ CPU (% per Gbps) │ ├─────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ Direct Mode ███ 2.1 │ │ IPIP Mode ████ 2.8 │ │ VXLAN Mode █████ 3.4 │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` ### パケットフローの比較 ```mermaid flowchart TD subgraph Direct["Direct Mode"] D1[Pod A] --> D2[eth0] D2 --> D3[Physical Network] D3 --> D4[eth0] D4 --> D5[Pod B] end subgraph IPIP["IPIP Mode"] I1[Pod A] --> I2[tunl0 encap] I2 --> I3[eth0] I3 --> I4[Physical Network] I4 --> I5[eth0] I5 --> I6[tunl0 decap] I6 --> I7[Pod B] end subgraph VXLAN["VXLAN Mode"] V1[Pod A] --> V2[VTEP encap] V2 --> V3[UDP:4789] V3 --> V4[eth0] V4 --> V5[Physical Network] V5 --> V6[eth0] V6 --> V7[UDP:4789] V7 --> V8[VTEP decap] V8 --> V9[Pod B] end classDef direct fill:#00C7B7,stroke:#333,color:white classDef ipip fill:#FA8320,stroke:#333,color:white classDef vxlan fill:#326CE5,stroke:#333,color:white class D1,D2,D3,D4,D5 direct class I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7 ipip class V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8,V9 vxlan ``` ## クラウドプロバイダーの互換性 | プロバイダー | IPIP | VXLAN | Direct | 推奨 | | -------------- | ---- | ----- | ------------ | -------------------------- | | **AWS EC2** | Yes | Yes | VPC ルーティング使用 | VXLAN または IPIP CrossSubnet | | **AWS EKS** | Yes | Yes | Limited | VXLAN（デフォルト） | | **Azure** | Yes | Yes | UDR 使用 | VXLAN | | **GCP** | Yes | Yes | VPC ルート使用 | IPIP CrossSubnet | | **オンプレミス** | Yes | Yes | Yes（BGP） | Direct（BGP 使用） | | **Bare Metal** | Yes | Yes | Yes | Direct（BGP 使用） | | **OpenStack** | Yes | Yes | Yes | neutron 設定に依存 | ### AWS 固有の設定 ```yaml # For AWS EC2/EKS with VXLAN apiVersion: operator.tigera.io/v1 kind: Installation metadata: name: default spec: kubernetesProvider: EKS cni: type: Calico calicoNetwork: bgp: Disabled # AWS VPC doesn't support BGP ipPools: - cidr: 10.244.0.0/16 encapsulation: VXLAN natOutgoing: Enabled nodeSelector: all() ``` ### BGP を使用するオンプレミス ```yaml # For on-premises with BGP peering apiVersion: operator.tigera.io/v1 kind: Installation metadata: name: default spec: kubernetesProvider: "" cni: type: Calico calicoNetwork: bgp: Enabled ipPools: - cidr: 192.168.0.0/16 encapsulation: None # Direct routing natOutgoing: Enabled nodeSelector: all() ``` ## モード移行ガイド ### IPIP から VXLAN への移行 ```bash # Step 1: Create new VXLAN IPPool cat < # Step 4: After all pods migrated, delete old pool calicoctl delete ippool default-ipv4-ippool ``` ### Overlay から Direct への移行 ```yaml # Step 1: Ensure BGP is configured apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: BGPConfiguration metadata: name: default spec: nodeToNodeMeshEnabled: true asNumber: 64512 --- # Step 2: Configure BGP peers (for external routing) apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: BGPPeer metadata: name: tor-peer spec: peerIP: 10.0.0.1 asNumber: 65001 --- # Step 3: Create direct mode IPPool apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: IPPool metadata: name: direct-pool spec: cidr: 192.168.0.0/16 ipipMode: Never vxlanMode: Never natOutgoing: true ``` ## MTU 最適化ガイド ### モード別の MTU 計算 | モード | ベース MTU | オーバーヘッド | 有効 MTU | 設定 | | ---------------- | ------- | ------- | ------ | -------------------- | | Direct | 1500 | 0 | 1500 | 変更不要 | | IPIP | 1500 | 20 | 1480 | `ipipMTU: 1480` | | VXLAN | 1500 | 50 | 1450 | `vxlanMTU: 1450` | | WireGuard | 1500 | 60 | 1440 | `wireguardMTU: 1440` | | IPIP + WireGuard | 1500 | 80 | 1420 | オーバーヘッドの合計 | ### MTU 設定 ```yaml apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: FelixConfiguration metadata: name: default spec: # Auto-detect MTU (recommended) mtuIfacePattern: ^((en|wl|eth).*|bond[0-9]+)$ # Or set explicit values ipipMTU: 1480 vxlanMTU: 1450 wireguardMTU: 1440 ``` ### Jumbo Frames の設定 ```yaml # For networks supporting jumbo frames (MTU 9000) apiVersion: projectcalico.org/v3 kind: FelixConfiguration metadata: name: default spec: ipipMTU: 8980 # 9000 - 20 (IPIP overhead) vxlanMTU: 8950 # 9000 - 50 (VXLAN overhead) ``` ### MTU の検証 ```bash # Check interface MTU ip link show | grep mtu # Test path MTU ping -M do -s 1472 # For 1500 MTU ping -M do -s 1452 # For IPIP (1480 MTU) ping -M do -s 1422 # For VXLAN (1450 MTU) # Check for MTU issues in tcpdump tcpdump -i eth0 'icmp[icmptype] == 3 and icmp[icmpcode] == 4' ``` ## 意思決定フローチャート ```mermaid flowchart TD Start[Select Networking Mode] --> Q1{Cloud or On-Prem?} Q1 -->|Cloud| Q2{Which Provider?} Q1 -->|On-Premises| Q3{BGP Available?} Q2 -->|AWS| AWS[VXLAN or IPIP CrossSubnet] Q2 -->|Azure| Azure[VXLAN] Q2 -->|GCP| GCP[IPIP CrossSubnet] Q2 -->|Other| Q4{VPC supports IP routing?} Q3 -->|Yes| Direct[Direct Mode + BGP] Q3 -->|No| Q5{L2 Adjacency?} Q4 -->|Yes| IPIP[IPIP CrossSubnet] Q4 -->|No| VXLAN[VXLAN Mode] Q5 -->|Yes| Direct Q5 -->|No| VXLAN AWS --> Done[Configuration Complete] Azure --> Done GCP --> Done Direct --> Done IPIP --> Done VXLAN --> Done classDef decision fill:#FFD700,stroke:#333,color:black classDef result fill:#00C7B7,stroke:#333,color:white class Q1,Q2,Q3,Q4,Q5 decision class AWS,Azure,GCP,Direct,IPIP,VXLAN,Done result ``` ## まとめ 最適な Calico パフォーマンスを得るには、適切なネットワーキングモードの選択が重要です。 1. **IPIP モード**: クラウド環境向けのデフォルトの選択肢で、設定が簡単です 2. **VXLAN モード**: より優れたファイアウォール互換性を持つ標準的なオーバーレイプロトコルです 3. **Direct モード**: BGP インフラストラクチャを備えたオンプレミス向けの最大パフォーマンス 主な考慮事項: * **クラウドデプロイメント**: VXLAN または IPIP CrossSubnet を使用 * **BGP を使用するオンプレミス**: 最高のパフォーマンスには Direct モードを使用 * **混在環境**: IPIP または VXLAN CrossSubnet は優れたバランスを提供 * **パフォーマンスが重要**: 適切な BGP 設定で Direct モードを使用 [前へ: Part 2 - Calico アーキテクチャの詳細解説](/kubernetes/jp/nettowku/calico/02-architecture.md) [Calico 概要に戻る](/kubernetes/jp/nettowku/calico.md) ## クイズ この章で学んだ内容を確認するには、[ネットワーキングモードのクイズ](/kubernetes/jp/kuizu/nettowku/calico-xiang-yue/03-networking-modes-quiz.md)を試してください。