Interact2017：Windows Container "Overlay" Networking
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Windows Container "Overlay" Networking for Interact 2017 in Japan
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Interact2017：Windows Container "Overlay" Networking
- 1. Interact 2017 2017/06/24 System Center User Group Japan 後藤 諭史（Satoshi GOTO）
- 2. 後藤 諭史（ Satoshi GOTO ） 外資系になってしまった某 ISP 所属。 仮想化製品が主な専門分野です。 Microsoft MVP - Cloud and Datacenter Management （Jul.2012 - Jun.2017） TwitterとBlogはこちら ◦ Twitter：@wind06106／Blog：Tech Notes（http://www.dob1.info ：更新止まってます） 2
- 3. セッションの目的 ◦ Windows Server 2016 で実装された Windows Container に関して、 提供されるネットワーク接続機能をご理解いただく。 ◦ Windows Container において利用可能なネットワーク仮想化技術とその機 能をご理解いただく。 セッションのゴール ◦ Windows Container において、どのようなネットワーク接続が提供されて いるかを説明できる。 3
- 4. Windows Container Networking の実装 Network Virtualization － Docker Swarm/L2Bridge with Microsoft SDN v2 － まとめ 4
- 6. 本セッションでは、Windows Container もしくは Hyper-V Containerの実装そのものは全く扱っていない事に留 意してください。 この辺りは『 Windows コンテナー技術入門』を参考にしていただければ……。 6 真壁徹 (著) インプレス (2017/3/16) ISBN-10: 4295000957 ISBN-13: 978-4295000952
- 7. 7 『 Windows コンテナー技術入門』では.... ◦ P.53 からコンテナーのIPアドレスの確認（1ページ） ◦ P.55 から『ネットワーク構成の理解』（3ページ） ◦ P.64 から WinNAT のコラム（1ページ） ◦ P.199 から Swarmモードに関するコラム（2ページ） えぇ――――っ!! ミ~￣￣￣＼ / ＿＿＿＿亅 / ＞ ⌒ ⌒｜ ｜/ (･) (･)｜ (6――○-○-｜ ｜ つ ｜ ｜ ＿＿_)/ ＼ (＿／ / ／＼＿＿／ / ＼><∧ / / Ｖ|| /_/ ｜|| ⊂ﾆu＼＿_／Lu⊃ ｜ / / ｜ / / ｜ / / (ﾆフフ
- 9. 9
- 10. 10 Hyper-V 仮想スイッチをベースとした VM ライクなネットワークアーキテクチャー ◦ それぞれのコンテナーが仮想ネットワークアダプター (vNIC) をもち、仮想スイッチに接続 ◦ 仮想スイッチから物理ネットワークアダプター (pNIC) にパケットが転送され、物理ネットワークに送出 ◦ したがって、それぞれのコンテナーが独自の MAC アドレスを持って通信を行う
- 11. 11 コンテナーのIP
- 12. 12 コンテナーを物理ネットワークに接続するためには、コンテナーネットワークを作る必要 がある ◦ docker network create --driver=xxxx コンテナーネットワークを作る際、『--driver』オプションにて指定するネットワークドラ イバーによって、どのようなネットワーク接続になるかが決定される ◦ nat ：ネットワークアドレス変換接続（既定） NAT の実装に関しては『 Windows コンテナー技術入門』のP.64を参照のこと ◦ transparent ：透過接続 ◦ overlay ：仮想ネットワーク接続 ◦ l2bridge ：Hyper-V仮想スイッチを介したブリッジ接続。MAC アドレス変換 (MAC re-write) 接続 ◦ l2tunnel ：Microsoft Cloud Stack 環境限定（文書によっては『 Azure Only 』）。 Dynamic IP allocation による l2bridge 接続（？）
- 14. 14 使用するネットワークドライバーにより、仮想スイッチの機能拡張（エクステンション） が有効になる Azure VFP が有効になるネットワークドライバーは次の通り ◦ overlay ◦ l2bridge ◦ l2tunnel
- 15. 15 単一ノード上でのコンテナー間通信 複数ノード上でのコンテナー間通信 単一／複数ノード上での外部通信 NAT 開発環境に最適 ・同一サブネットの場合、Hyper-V 仮想 Switchにてブリッジ接続 ・異なるサブネット通信はWS2016では サポート外（現在のNAT仕様による） ・WinNATを介して接続する必要があり、 接続先アドレス/ポート番号は、NAT 設定に依存 ・NAT前のアドレスでは接続不可 ・NATが適用され、WinNATを介してルー ティングされる Transparent 開発環境や小規模本番環境に 最適 ・同一サブネットの場合、Hyper-V 仮想 Switchにてブリッジ接続 ・異なるサブネットの場合は、外部の ルーティングデバイスを経由して通信 する必要あり ・物理ネットワークへ直接アクセス ・物理ネットワークへ直接アクセス Overlay Docker Swarmやマルチノード 環境で利用 ・同一サブネットの場合、Hyper-V 仮想 Switchにてブリッジ接続 ・同一サブネットであれば VXLAN によ る L2 接続が可能 ・物理ネットワークへの直接アクセスは 不可 ・NAT Network に別途接続し、WinNAT 経由で接続する L2bridge KubernetesやMicrosoft SDNで 利用 ・同一サブネットの場合、Hyper-V 仮想 Switchにてブリッジ接続 ・MAC re-writeにて物理ネットワークに 接続、外部のルーティングデバイスを 経由して通信する必要あり ・同一サブネットの場合、ブリッジ接続 ・異なるサブネットの場合は、WS2016 ではサポート外 ・MAC re-writeにて物理ネットワークへ 直接アクセス L2Tunnel Azure Only ・物理ホストのHyper-V 仮想スイッチに て折り返し通信を実施 ・物理ホストのHyper-V 仮想スイッチに て折り返し通信を実施 ・仮想ネットワークゲートウェイが必須
- 16. 16 L2Bridge は、MAC アドレスをホストの MACアドレスに書き換えたのちに、ネットワー クに送出 ◦ ネットワークから見ると、ホスト上に存在するコンテナーの全てが同一MACアドレス → 10 台のコンテナー が存在しても、MAC アドレスは 1 個 ◦ MAC re-write のために、Azure VFP が有効化される Transparent は、コンテナーに採番されたMAC アドレスが、そのままのネットワークに送 出される ◦ ネットワークから見ると、コンテナーの MAC アドレスは全て個別にみえる → 10 台のコンテナーが存在した場合、10 個の MAC アドレスがみえる ◦ コンテナーホストが仮想マシンの場合、ネットワークアダプターの設定にて 『MAC address spoofing』を有効化する必要がある
- 17. 17 L2Bridge Transparent PS C:UsersAdministrator> docker network create -d l2bridge --subnet=172.16.10.0/24 --gateway=172.16.10.250 -o com.dock er.network.windowsshim.interface="Eth1" l2bridge_network 08e348c6718660121e01d6f33f9345073629980dd80a8d0354627588e7f88aab PS C:UsersAdministrator> docker network create -d transparent --subnet=172.16.10.0/24 --gateway=172.16.10.250 -o com.d ocker.network.windowsshim.interface="Eth2" transparent_network 08ae6180225a44c8ee334d17743f758d35126e6e0bcebd6ddd963a37aceede4b PS C:UsersAdministrator> docker run -d --network=l2bridge_network --ip 172.16.10.41 --dns 172.16.10.254 --name testsv microsoft/iis:windowsservercore 071514b68c4b742f1317963474a99368e711f5829df76340f13dad020c87a76f PS C:UsersAdministrator> docker run -d --network=transparent_network --ip 172.16.10.42 --dns 172.16.10.254 --name test sv2 microsoft/iis:windowsservercore 47056051657f7e3e5d73b10ab4af9a0bddf5accef7010d1e961cd47e0b89ec17 PS C:UsersAdministrator> C:Windowssystem32>arp -a Internet Address Physical Address Type 172.16.10.34 00-15-5d-d9-8c-06 dynamic 172.16.10.35 00-15-5d-d9-8c-07 dynamic 172.16.10.41 00-15-5d-d9-8c-06 dynamic 172.16.10.42 00-15-5d-24-a2-b5 dynamic Eth1 Eth2
- 18. 18
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- 20. 20 複数のコンテナーホスト上で稼働するコンテナー間にて、NAT等を実施しないネイティブ な通信（L2接続/L3接続）を実施したい際に利用 仮想ネットワーク接続が可能なネットワークドライバーは次の通り ◦ overlay ◦ l2bridge ◦ l2tunnel 仮想ネットワークのトランスポートプロトコルはVXLAN
- 21. 21 Docker クラスター管理ツール Docker ホストをクラスター化し、稼働するコンテナーからは、あたかも1台のホスト上で 稼働しているように見せる ◦ リソースプールとして扱うことが可能 ◦ クラスターメンバーは、Windows Server 2016の他、Linux ホストも追加可能 クラスターやネットワーク、クラスターコンテナー（サービス）の作成／管理は、 すべて Docker コマンドで実施 ◦ docker swarm init / join ◦ docker network create --driver=overlay ◦ docker service create ◦ docker service scale 異なるホスト上で稼働するコンテナー間の L2 接続に VXLAN が使用される ◦ VXLANのカプセリングはAzure VFPが担当
- 22. 22
- 23. 23 Swarm mode は以下の条件を満たしていないと動かないので注意 ◦ Windows Server 2016 の場合： KB4015217 （ 2017/04/11 累積アップデート）以降が適用されていること ◦ Windows10 の場合： Creators Update 以降であること ルーティングメッシュ（コンテナーが未応答だった場合の、dockerホストによるリクエス ト転送（再分配）機能）は未対応 ◦ なので、『 docker service create --endpoint-mode dnsrr 』（ DNS ラウンドロビン）のみ対応 ◦ 今後実装予定との事（ but will be coming soon. ） ◦ 外部ロードバランサー（ NGINX 等）を利用し、 Publish port を設定することにより、代替機能として利用可能 -> --publish mode=host,target=80,published=8080 Data-plane encryption （仮想ネットワーク区間におけるデータの暗号化）は未対応
- 24. 24 Microsoft SDN v2 環境下でもコンテナーは利用可能 テナント VM の NIC に Multiple IP Address を設定し、その IP Address をコンテナーで 使用する事により、テナントネットワークの各種リソース（ SLBMUX 等）を利用可能 ネットワークドライバーは『l2bridge』を使用 実装方法は以下のURLを参照のこと ◦ https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/networking/sdn/manage/connect-container-endpoints-to-a-tenant-virtual-network
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- 27. 27 コンテナーのネットワーク接続は NAT 接続だけにあらず 用途によって使い分けが可能です Microsoft Azure Stack におけるコンテナーのネットワーク実装も、おそらくは l2brige/l2tunnelによる実装になっているのではないかと想像しています とりあえず、使ってみてくださいませ
- 28. 28 Windows Container Networking https://docs.microsoft.com/en-us/virtualization/windowscontainers/manage-containers/container-networking Getting Started with Swarm Mode https://docs.microsoft.com/en-us/virtualization/windowscontainers/manage-containers/swarm-mode Connect container endpoints to a tenant virtual network https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/networking/sdn/manage/connect-container-endpoints-to-a-tenant-virtual-network github https://github.com/Microsoft/SDN
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