Part 3: 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

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。

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: <NOARP,UP,LOWER_UP> 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

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: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 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

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

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

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 <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: projectcalico.org/v3
kind: IPPool
metadata:
  name: vxlan-pool
spec:
  cidr: 10.245.0.0/16
  blockSize: 26
  ipipMode: Never
  vxlanMode: Always
  natOutgoing: true
  nodeSelector: all()
EOF

# Step 2: Disable old IPIP pool (prevents new allocations)
calicoctl patch ippool default-ipv4-ippool -p '{"spec": {"disabled": true}}'

# Step 3: Rolling restart workloads to get new IPs
kubectl rollout restart deployment -n <namespace>

# 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 <destination-pod-ip>   # For 1500 MTU
ping -M do -s 1452 <destination-pod-ip>   # For IPIP (1480 MTU)
ping -M do -s 1422 <destination-pod-ip>   # 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

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。

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
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
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

Calico 概要に戻る

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を試してください。

エンドツーエンドのオブザーバビリティラボ

ArgoCD の詳細クイズ

Istio の詳細クイズ

Linkerd の詳細クイズ

Cilium サービスメッシュの詳細クイズ

Cilium 詳説

Calico 詳説

メトリクス

ログ記録

トレーシング

アラート通知

可観測性の演習

ArgoCD

トラフィック管理

セキュリティ

可観測性

レジリエンス

高度な設定

比較ガイド

メトリクス

ログ記録

トレーシング

アラート通知

Part 3: ネットワーキングモード ​

概要 ​

ネットワーキングモードの概要 ​

IPIP モード ​

IPIP パケット構造 ​

IPIP モードのオプション ​

IPIP CrossSubnet モード ​

IPIP IPPool 設定 ​

IPIP トンネルインターフェイス ​

IPIP パケットフロー図 ​

VXLAN モード ​

VXLAN パケット構造 ​

VXLAN コンポーネント ​

VXLAN IPPool 設定 ​

VXLAN インターフェイス設定 ​

VXLAN パケットフロー ​

Direct/非カプセル化モード ​

Direct モードの要件 ​

Direct モードのトポロジー ​

Direct モードの IPPool 設定 ​

Direct モードの BGP 設定 ​

Direct モードのルート ​

モード比較 ​

IPIP vs VXLAN vs Direct ​

パフォーマンスベンチマーク比較 ​

パケットフローの比較 ​

クラウドプロバイダーの互換性 ​

AWS 固有の設定 ​

BGP を使用するオンプレミス ​

モード移行ガイド ​

IPIP から VXLAN への移行 ​

Overlay から Direct への移行 ​

MTU 最適化ガイド ​

モード別の MTU 計算 ​

MTU 設定 ​

Jumbo Frames の設定 ​

MTU の検証 ​

意思決定フローチャート ​

まとめ ​

クイズ ​

Part 3: ネットワーキングモード

概要

ネットワーキングモードの概要

IPIP モード

IPIP パケット構造

IPIP モードのオプション

IPIP CrossSubnet モード

IPIP IPPool 設定

IPIP トンネルインターフェイス

IPIP パケットフロー図

VXLAN モード

VXLAN パケット構造

VXLAN コンポーネント

VXLAN IPPool 設定

VXLAN インターフェイス設定

VXLAN パケットフロー

Direct/非カプセル化モード

Direct モードの要件

Direct モードのトポロジー

Direct モードの IPPool 設定

Direct モードの BGP 設定

Direct モードのルート

モード比較

IPIP vs VXLAN vs Direct

パフォーマンスベンチマーク比較

パケットフローの比較

クラウドプロバイダーの互換性

AWS 固有の設定

BGP を使用するオンプレミス

モード移行ガイド

IPIP から VXLAN への移行

Overlay から Direct への移行

MTU 最適化ガイド

モード別の MTU 計算

MTU 設定

Jumbo Frames の設定

MTU の検証

意思決定フローチャート

まとめ

クイズ