Cilium hybrid 是针对 TCP 和 UDP 特性设计的优化方案

Cilium Hybrid 模式分析

Hybrid DSR and SNAT Mode 详细分析

一、核心原理

Hybrid（混合）模式是 Cilium 负载均衡的一种特殊配置，其核心逻辑是：

• 对 TCP 连接使用 DSR（Direct Server Return，直接服务器返回
• 对 UDP 连接使用 SNAT（Source Network Address Translation，源网络地址转换）

实现两种模式的差异化应用。

• DSR 原理：TCP 流量通过负载均衡器转发到后端 Pod 时，仅修改数据包的目标地址（不修改源地址），后端 Pod 直接向客户端回复响应，无需经过负载均衡器中转，回程减少“额外一跳”。

• SNAT 原理：UDP 流量通过负载均衡器时，会修改数据包的源地址为负载均衡器自身地址，后端 Pod 的响应需先返回负载均衡器，再由负载均衡器转发给客户端。

这种混合模式的设计基于 TCP 和 UDP 的协议特性差异：

• TCP 是面向连接的可靠协议，适合通过 DSR 降低延迟；

• UDP 是无连接的，使用 SNAT 可避免 DSR 可能带来的网络配置复杂性（如 MTU 调整）。

二、使用方式

Hybrid 模式通过 Cilium 的 Helm 配置启用，具体步骤如下：

1. 环境要求：需在无 kube-proxy 的环境中使用（kubeProxyReplacement=true），并采用原生路由模式（routingMode=native）。

2. Helm 安装命令：

   1. helm install cilium cilium/cilium --version 1.18.3 \
          --namespace kube-system \
          --set routingMode=native \
          --set kubeProxyReplacement=true \
          --set loadBalancer.mode=hybrid \  # 启用混合模式
          --set k8sServiceHost=${API_SERVER_IP} \
          --set k8sServicePort=${API_SERVER_PORT}
      

3. 核心配置项：

   1. loadBalancer.mode=hybrid：指定负载均衡模式为混合模式，TCP 自动使用 DSR，UDP 自动使用 SNAT，无需额外配置服务注解。

三、优势

1. 减少延迟，提升性能：对 TCP 流量使用 DSR，避免响应数据包经过负载均衡器的“额外一跳”，降低网络延迟，尤其适合以 TCP 为主要传输协议的工作负载（如 HTTP、数据库等）。

2. 避免手动调整 MTU：DSR 模式可能因数据包封装（如 Geneve）导致 MTU（最大传输单元）不匹配，需手动调整网络配置；而混合模式中 UDP 使用 SNAT 可规避这一问题，减少网络配置复杂度。

3. 兼顾协议特性：针对 TCP（可靠连接）和 UDP（无连接）的不同特性选择最优转发方式：TCP 受益于 DSR 的低延迟，UDP 受益于 SNAT 的配置简洁性。

4. 无缝集成 Kubernetes 服务：无需修改 Kubernetes Service 定义，通过全局 Helm 配置即可生效，对业务代码和服务配置无侵入性。

总结

Hybrid 模式是 Cilium 针对 TCP 和 UDP 协议特性设计的优化方案，通过“TCP 用 DSR 降延迟，UDP 用 SNAT 避麻烦”的组合，在提升性能的同时降低网络配置成本，尤其适合以 TCP 为主、需兼顾 UDP 的 Kubernetes 环境。

参考：

1. docs.cilium.io/en/stable/n…