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

nvidia2101
zscaler2101
paloalto2101

>> 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】ネットワーク未来予想図2021

 ●2021年の5Gを占う ●LPWAは独自路線で成長 ●Wi-Fiに3つの新規格
 ●光400/800G時代が幕開け ●衛星通信が爆発的普及?
 ●5Gがクルマの定義変える ●2021年は“CNF元年”に

インタビュー富士通 執行役員常務 水野晋吾氏「5G海外攻勢の足場づくり着々 バーチャルMNOが今後重要に」
【ソリューション特集】SASEで実現するゼロトラスト/Web会議周辺機器
●ドコモが新資格「5Gマスター」 ●IoT住宅もニューノーマルへ ●北俊一の最強のケータイ業界への道

>>詳しい目次を見る

スペシャルトピックス

NTTコミュニケーションズ企業の現状を踏まえた
ゼロトラスト環境を実現

NTT Comの「SASEソリューション」は課題を一挙に解決する。

IIJグローバルソリューションズSASEを導入しながら
通信速度を20倍に!

Cato Cloudがグローバル企業のビジネスを加速させる。

ゼンハイザージャパンWeb会議の音声を明瞭に届ける!
独自機能で話者を自動追尾

Web会議のニューノーマルとして注目の天井常設シーリングマイク!

エヌビディアGPUとDPUで飛躍する5G

エヌビディアが、5Gネットワークの展開を大きく加速させる2つのソリューションを発表した

ゼットスケーラークラウドネイティブなSASEで
レガシーなIT環境から脱却

新しい働き方へ、セキュリティとネットワークを着実に変革できる。

パロアルトネットワークス「最も」包括的なSASEを柔軟に導入

ログを一元管理! 脱プロキシも実現。パロアルトの「Prisma Access」でセキュリティの課題解決。

エイチ・シー・ネットワークス株式会社真のゼロトラストアクセスを実現
「他製品連携」で効率的にSASEを

既存環境を大きく変えることなく移行できる次世代セキュアアクセス!

PSI/パイオリンク日本よ、攻勢の防御策を持つべし PSIが見つけたセキュリティスイッチ

日本の商社と韓国セキュリティベンダーが出会い生まれたシナジーとは

ベンキューAndroid内蔵で即座にプレゼン開始
「PCレス」なWeb会議も実現する

Android 6.0を搭載した“スマートな”プロジェクター「EW800ST」

ジュニパーネットワークスジュニパーが解説する
「SD-WAN導入のポイント」

ますます注目のSD-WAN。自社にとって最適なSD-WANは何だろうか?

ジュニパーネットワークスこれからのネットワーク運用に
なぜAIが必要なのか

ジュニパーがイベント開催!主要テーマの1つがAIによる運用自動化だ。

エヌビディアエヌビディアが目指すネットワークの未来像

メラノックスとキュムラスを買収し、NW事業を強化した狙いとは?

マクニカ“非純正”光トランシーバーを
朝日ネットが選んだ2つの理由

トランシーバーは純正品を使うという“常識”は、もはや過去のもの。

ソフトバンククラウドPBXとFMCをワンストップ
withコロナ時代の電話の課題解決!

ソフトバンクのConnecTalkでリモートワークの会社電話の悩み解消。

レンジャーシステムズローカル5G導入するならレンジャー
国内初のSA構成の免許取得も支援!

ローカル5Gの「本命」SA構成の免許取得はじめワンストップ導入支援。

マクニカIP化で“新しい放送”の世界
NVIDIAの新技術が導く未来とは?

IP化がもたらす放送の未来についてマクニカとエヌビディアが語った。

CASO複数SIMで切れないモバイル通信!
映像伝送から産業用まで幅広く対応

独自技術「Speed Fusion」で、安定して切れない、高速モバイル通信!

ネットギア業務用AVのIP化は「SDVoE」

大規模なデジタルサイネージや
ビデオウォール等への映像配信を、
もっと低コスト・シンプルに!

LANが届かない、電源がない──。
映像伝送の「困った」を解決!

IP監視カメラの設置を諦めていた企業に朗報!

NTTコムウェアスマホの中に会社の電話機が入り
テレワークでも固定電話に対応!

テレワーク時の電話対応をどうすれば? クラウドPBXで解決だ!

マクニカネットワークス株式会社/Actility S.AIoTで勘や記憶に頼らないコロナ対策

IoTによる換気と接触の見える化で、データに基づいた「3密回避」が簡単に実現できる。

原田産業なぜ、5Gの「超低遅延」の実現に
高精度な時刻同期が不可欠なのか?

5Gの真骨頂「超低遅延」に欠かせない高精度グランドマスタクロック!

Juniper Virtual Summit for Japanジュニパーがオンラインイベント
AIOps、5G、クラウドの最新情報!

<12月3日開催>加速するクラウド活用とネットワークの変革

スリーダブリュー多彩なローカル5G関連企業と連携

スリーダブリューは、多様なプレイヤーと連携し、ローカル5Gの課題をワンストップで解決できる。

RADWIN4.9GHz帯無線で建機の遠隔操作!

鉄道での実績に加え、昨今は建機や港湾クレーンの遠隔操作を実現する無線インフラとしても注目。

日本シエナコミュニケーションズ光/IP融合で5G超低遅延

光伝送のリーダーであるシエナは、光/IP融合に磨きをかけ、5G URLLCとNWスライシングの効率運用に貢献

パイオリンク <帝京大学>ADCによる負荷分散で
オンライン授業の品質を担保

コロナ対策でオンライン授業に全面切替。パイオリンクのADC導入!

Cisco Webex Calling取り残されてきた「固定電話」
新しい働き方の鍵はクラウドPBX

テレワーク中の会社宛電話をどうするか? 解決策を探ってみよう!

マクセル太陽電池はもう時代遅れ!
リチウム電池で8年以上の持ち

マクセルの「IoT電源システム」は、リチウム電池を用いた従来ない電源

アイ・オー・データ機器リチウム電池で安定的に水位計測

アイ・オー・データの「水位監視用電池式IoT通信システム」ならコンパクトサイズで設置も簡単!

NECネッツエスアイ自然災害の被害をIoTで最小化

LPWAを活用した災害対策サービスを提供するNECネッツエスアイ。最適な通信規格がマルチに選べる!

スリーダブリューローカル5G局開設を全段階で支援
レンタルでコスト障壁に挑む

ローカル5G向けの基地局レンタルパッケージが提供開始!

マイクロフォーカス5G時代の高速アプリ開発!

モバイルアプリなどの開発をさらに高速化するためには、「Enterprise DevOps」への進化が欠かせない。

ホワイトペーパー
ネットワーク解放宣言
ローカル5G情報局

アクセスランキング

tc202012

「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