企業ネットワーク最前線

<コンテナNWの課題と展望>Kubernetes環境のネットワークの基礎を学ぶ

文◎奈良昌紀、千葉豪(ネットワンシステムズ) 2019.12.11

  • bookmark
  • Teitter
  • 印刷

近年、大きな注目を集めている「コンテナ」と、そのオーケストレーションツール「Kubernetes」。ここでは、コンテナ環境におけるネットワークの課題や解決技術、そして今後の展望を説明する。

Dockerにおけるネットワークまず、広く使われているコンテナ化技術「Docker」を例として、コンテナネットワークの概要を説明する。コンテナは一般的にLinux OS上で起動する。このホストは「コンテナホスト」と呼ばれ、各コンテナはコンテナホスト内の論理的なネットワークに接続されている。

具体的には、コンテナホスト内に論理ブリッジ(Linuxブリッジ)が存在し、各コンテナは、LinuxのNetwork Namespace機能により隔離され、仮想ネットワークインターフェース(veth)でこのブリッジに接続される。これによって、コンテナ内のプロセスから見ると、自分専用のネットワークインターフェースがあるように見えている。

そして、コンテナホスト自身が持つネットワークインターフェースもこのブリッジに接続されているため、コンテナで起動するサービスを外部公開する場合には、コンテナホストに対するアクセスがLinuxカーネルのiptablesを使ってNATされる(図表1)。

 

図表1 Dockerのコンテナネットワーク
図表1 Dockerのコンテナネットワーク


Kubernetesでコンテナ群を管理さて、開発環境のように小規模なものであれば、1台のコンテナホスト内で必要なコンテナをすべて起動することができるため、上記のような実装で問題ない。

しかし、コンテナ数が多い場合や、本番環境のように可用性が求められる場合には、クラスター化が必要になる。ここで、分散したコンテナ群を効率的に管理するツールとして「Kubernetes」が登場した。

Kubernetesによるクラスター構成は次のようなものだ。「Master」と「Node」と呼ばれるLinuxホストで構成され、コンテナはNode上で「Pod」と呼ばれる単位で扱われる。このPodは、1つ以上のコンテナ、Podごとのファイルシステム、ネットワークインターフェースを持つ(図表2)。

 

図表2 KubernetesのNodeとPod
図表2 KubernetesのNodeとPod


【課題1】コンテナ間の通信このようなクラスター環境における課題は、コンテナ間の通信だ。Podには独立したIPアドレスが割り当てられるが、Node内でのみ有効なため、そのままではNodeを跨いだ通信は難しい。Dockerでは、LinuxのNAT機能を用いていたが、すべてのPod間通信をNATテーブルで制御するのは限界がある。そこで、多くのコンテナネットワークソリューションではVXLAN技術などによるオーバーレイネットワークが採用されている。

オーバーレイネットワークとは、パケットをカプセル化して送信し、受信側でカプセル化を解いて宛先に届けるものだ。具対的には、Podから送信されたパケットは、Node内のブリッジを経由してLinuxカーネルでカプセル化され、宛先Nodeに送信される。そして、受信したNodeはカプセル化を解いて宛先のPodにパケットを届ける(図表3)。

 

図表3 Podとオーバーレイネットワーク[画像をクリックで拡大]
図表3 Podとオーバーレイネットワーク

オープンソースでは「Flannel」(https://github.com/coreos/flannel)や、RedHat OpenShift Container Platformで利用されている「OpenShift SDN」(https://github.com/openshift/sdn)等がこのアプローチでコンテナ間の通信を実現している。OpenStackにおける仮想マシン間通信と同じ実装だ。

また、別の実装方法として、Podが持つIPアドレスをNodeネットワークに公開する方法もある。オープンソースの「Calico」(https://github.com/projectcalico/calico)は、Podに割り当てられるIPアドレスをBGPでNode外に広報し、各Nodeが経路情報を学習するものである。この手法であれば、基本的にNATは利用されず、パフォーマンスインパクトも小さい。また、BGPを利用することで、Nodeに接続しているネットワーク機器側でもPod向けネットワークが確認可能になる。
続きのページは「business network.jp」の会員の方のみに閲覧していただけます。ぜひ無料登録してご覧ください。また、すでに会員登録されている方はログインしてください。

スペシャルトピックスPR

waf2003
6g2003
sxgp2003

>> 今月の月刊テレコミュニケーション

月刊テレコミュニケーション【特集】コロナ・5G・AI 
    ネットワークにいま起きていること、これから向かう先
<Part1>コロナ禍とインターネット <Part2>コロナ禍を変革につなげよ <インタビュー1>Zoom Japan カントリーゼネラルマネージャー 佐賀文宣氏「コロナ後もWeb会議は定着」 <Part3>仮想空間に「出社」する時代へ <インタビュー2>ベライゾンビジネス CEO タミ・アーウィン氏「5Gがすべてを変えていく」 <Part4>5Gで実現する「周波数共用」 <Part5>AIがトラブルを勝手に解決 <Part6>キャリア網はAIが高品質に 

[ビジネス最前線]ドコモのローカル5G構築支援策/ソフトバンクのNB-IoT戦略 [ソリューション特集]クラウドプロキシ/脆弱性診断 ほか

>>詳しい目次を見る

スペシャルトピックス

アライドテレシスNWベンダーならではの脆弱性診断
セキュリティの第一歩はここから!

アライドテレシスなら簡単かつ安価に脆弱性診断ができる!

NTTコミュニケーションズ「ゼロトラストセキュリティ」へ
移行するための5つのポイント

脱・境界型セキュリティを図るための要点をNTT Comに聞いた。

IIJマルチクラウドへの備えはココから
「SaaSが遅い」問題を手軽に解消

Office 365等のSaaSが迫る企業NWの再設計にIIJのクラウドプロキシ!

ジュニパーネットワークスAIがUXを最大化するネットワーク
トラブル解決を自動運転で!

AIが自律的に障害対応するNWを
ジュニパーはすでに商用で安定稼働

レッドハット5G×コンテナ基盤×アプリを
エッジで自律運用

5G時代のNWインフラはエッジも自律運用できるクラウドネイティブへ

シスコシステムズいま知るべき5Gのセキュリティ脅威
大変革時代を「シスコはこう守る」

5G網は様々なサイバーリスクを内包する。シスコはどう対抗するのか。

ゼットスケーラーゼットスケーラーだからできる!
セキュリティとNWの脱・レガシー

オンプレミス非依存のセキュリティと、場所に囚われないNWアクセスを

NetskopeなぜNetskopeならテレワークが進むのか? 秘訣は一元制御にあり!

セキュリティが不安でテレワークが進まない。そんな悩みを簡単解消!

シエナシエナが800G光伝送のトビラ開く
1波長で400Gイーサ×2chを伝送

「800ギガが欲しい」。キャリアやクラウド事業者の声にいち早く応えた

リコーの「ITKeeper Meraki スマートサービス」テレワークは安定した接続環境から

一人情シスでも安心! テレワークを支える安定したネットワーク環境整備をリコーが支援

SigfoxLPWAの先頭集団を行くSigfox
約85万件の大規模導入も!

人口カバー率95%を超えたSigfox。最大の導入事例がニチガスだ。

丸文5G時代の差別化戦略を下支え!

5G時代到来でキャリア、クラウド事業者等が迫られているネットワーク変革の課題解決に注力する丸文

ハイテクインター2.5GHz帯プライベートLTEの
基地局を「100万円以下」で!

ハイテクインターは自営等BWA導入の全ステップをサポート

マクニカネットワークス脱純正トランシーバーで成功例続々
データセンター100G化に新選択肢

サードパーティ製の光トランシーバーでコスト抑制と自由度向上!

ZETAアライアンス“ビジネスになるLPWA”に101社が結集 市場創出に挑むZETA

弾みが付いてきた新興のLPWA規格、ZETA。その可能性を探った。

ガスミエールLPWAで安価にガス事業の効率化!

アズビル金門の「ガスミエール」でLPガス事業の業務効率化!LTE-Mにより遠隔から遮断・復帰も!

都築電気テレワークと健康経営の実践4年目
その知見をワンストップで提供

働き方改革を推進する都築電気がテレワークに最適なグループウェア!

ドコモ・システムズNTTグループ23万人を支える
テレワークツール

伝統的な日本企業が作ったツールだから、かゆい所に手が届く!

WhatsUp Goldネットワーク監視に圧倒的使い勝手
安価な導入コストでも厚い支持

中小企業から通信キャリアまで、WhatsUp Goldが人気の理由とは?

MOVEit Transfer / MOVEit Automationデータ保護新時代のファイル転送
HIPAA、GDPRなど各種規制に対応

主要データ保護規制に準拠した安全なファイル転送ソフトの決定版!

moconaviBYODもセキュリティもこれひとつ
本当に明日からできるテレワーク

業務システムのリモート利用や公私分計をセキュアに実現するmoconavi

アライドテレシススモールビジネスのWi-Fi整備は
プロにおまかせ!

アライドテレシスなら安く・早く・楽に・安全に導入・運用してくれる

ソネットSMBに“ちょうどいい”Wi-Fi

高コストはかけたくないが、家庭用では性能が足りない。そんなジレンマを解決できるWi-Fiがあった!

ジュニパーネットワークス“ただのSD-WAN”はもう要らない!
LANもWi-Fiもすべてクラウド管理へ

今必要とされているのは、
“SD-WAN+α”のソリューションだ。

Citrix SD-WANシトリックスといえば「UX重視」
その哲学はSD-WANにも!

情シスも現場も幸せになれる
「SD-WAN」がここにある。

ソフトバンク目的・用途別にSD-WAN使い分け!
ソフトバンクが“3つめ”を出す理由

IaaS利用に最適な新SD-WANで
企業のクラウドシフトをサポート!

ブロードメディア・テクノロジーズAryakaの“SD-WAN as a Service”
なら全部お任せできる!

AryakaのSD-WANはコアからラストマイルまで一括で運用を任せられる

東京エレクトロンデバイスクラウド基盤にお勧めのWAF
高い検知性能でコスト削減

WAF市場のリーダー、F5製品は多角的分析による検知精度の高さが特徴だ

一般社団法人新規事業・新規市場創出研究会国内唯一の5G/6G調査研究会!

「5Gでの日本の遅れを取り戻したい」。5G、6G、MaaSをテーマにした調査研究会が4月に運営開始する。

sXGPsXGPはローカル5G導入の第一歩

まもなく帯域が拡張されるLTEベースの自営無線「sXGP」は、ローカル5G導入のファーストステップとなる!

ホワイトペーパー

アクセスランキング

tc_banner191122

「通信」の力でビジネスを進化させるbusinessnetwork.jp

Copyright(c) 2020 RIC TELECOM Co.,Ltd. All Rights Reserved. 記事の無断転載を禁じます