Red Hat Summit第8章 ネットワーク
8.1. ネットワークの概要
OpenShift Virtualization は、カスタムリソースおよびプラグインを使用して高度なネットワーク機能を提供します。仮想マシン (VM) は、OpenShift Container Platform のネットワークおよびエコシステムと統合されています。
シングルスタックの IPv6 クラスターで OpenShift Virtualization は実行できません。
次の図は、OpenShift Virtualization の一般的なネットワーク設定を示しています。他の設定も可能です。
図8.1 OpenShift Virtualization ネットワークの概要
Pod と仮想マシンは同じネットワークインフラストラクチャー上で実行するため、コンテナー化されたワークロードと仮想化されたワークロードを簡単に接続できます。
仮想マシンをデフォルトの Pod ネットワークおよび任意の数のセカンダリーネットワークに接続できます。
デフォルトの Pod ネットワークは、すべてのメンバー間の接続、サービス抽象化、IP 管理、マイクロセグメンテーション、およびその他の機能を提供します。
Multus は、互換性のある他の CNI プラグインを使用して、Pod または仮想マシンが追加のネットワークインターフェイスに接続できるようにする "メタ" CNI プラグインです。
デフォルトの Pod ネットワークはオーバーレイベースであり、基盤となるマシンネットワークを介してトンネリングされます。
マシンネットワークは、選択したネットワークインターフェイスコントローラー (NIC) のセットを介して定義できます。
セカンダリー仮想マシンネットワークは通常、VLAN カプセル化の有無にかかわらず、物理ネットワークに直接ブリッジされます。セカンダリーネットワーク用の仮想オーバーレイネットワークを作成することも可能です。
仮想マシンをアンダーレイネットワークに直接接続することは、Red Hat OpenShift Service on AWS ではサポートされていません。
セカンダリー仮想マシンネットワークは、図 1 に示すように専用の NIC セットで定義することも、マシンネットワークを使用することもできます。
8.1.1. OpenShift Virtualization ネットワークの用語集
以下の用語は、OpenShift Virtualization ドキュメント全体で使用されています。
- Container Network Interface (CNI)
- コンテナーのネットワーク接続に重点を置く Cloud Native Computing Foundation プロジェクト。OpenShift Virtualization は CNI プラグインを使用して基本的な Kubernetes ネットワーク機能を強化します。
- Multus
- 複数の CNI の存在を可能にし、Pod または仮想マシンが必要なインターフェイスを使用できるようにする "メタ" CNI プラグイン。
- カスタムリソース定義 (CRD)
- カスタムリソースの定義を可能にする Kubernetes API リソース、または CRD API リソースを使用して定義されるオブジェクト。
- Network Attachment Definition (NAD)
- Multus プロジェクトによって導入された CRD。Pod、仮想マシン、および仮想マシンインスタンスを 1 つ以上のネットワークに接続できるようにします。
- ノードネットワーク設定ポリシー (NNCP)
-
nmstate プロジェクトによって導入された CRD。ノード上で要求されるネットワーク設定を表します。
NodeNetworkConfigurationPolicyマニフェストをクラスターに適用して、インターフェイスの追加および削除など、ノードネットワーク設定を更新します。
8.1.2. デフォルトの Pod ネットワークの使用
- 仮想マシンをデフォルトの Pod ネットワークに接続する
- 各仮想マシンは、デフォルトの内部 Pod ネットワークにデフォルトで接続されます。仮想マシン仕様を編集することで、ネットワークインターフェイスを追加または削除できます。
- 仮想マシンをサービスとして公開する
-
Serviceオブジェクトを作成することで、クラスター内またはクラスター外に仮想マシンを公開できます。オンプレミスクラスターの場合、MetalLB Operator を使用して負荷分散サービスを設定できます。OpenShift Container Platform Web コンソールまたは CLI を使用して MetalLB Operator をインストール できます。
8.1.3. 仮想マシンのセカンダリーネットワークインターフェイスの設定
Linux ブリッジ、SR-IOV、OVN-Kubernetes CNI プラグインを使用して、仮想マシンをセカンダリーネットワークに接続できます。仮想マシン仕様では、複数のセカンダリーネットワークとインターフェイスをリストできます。セカンダリーネットワークインターフェイスに接続する場合、仮想マシン仕様でプライマリー Pod ネットワークを指定する必要はありません。
- OVN-Kubernetes セカンダリーネットワークへの仮想マシンの接続
仮想マシンを OVN-Kubernetes セカンダリーネットワークに接続できます。OpenShift Virtualization は、OVN-Kubernetes の
layer2およびlocalnetトポロジーをサポートしています。localnetトポロジーは、VLAN カプセル化の有無にかかわらず、基盤となる物理ネットワークに仮想マシンを公開する方法として推奨されます。-
layer2トポロジーは、クラスター全体の論理スイッチによってワークロードを接続します。OVN-Kubernetes CNI プラグインは、Geneve (Generic Network Virtualization Encapsulation) プロトコルを使用して、ノード間にオーバーレイネットワークを作成します。このオーバーレイネットワークを使用すると、追加の物理ネットワークインフラストラクチャーを設定することなく、さまざまなノード上の仮想マシンを接続できます。 -
localnetトポロジーは、セカンダリーネットワークを物理アンダーレイに接続します。これにより、east-west クラスタートラフィックとクラスター外で実行されているサービスへのアクセスの両方が可能になります。ただし、クラスターノード上の基盤となる Open vSwitch (OVS) システムの追加設定が必要です。
-
OVN-Kubernetes セカンダリーネットワークを設定し、そのネットワークに仮想マシンを接続するには、次の手順を実行します。
ネットワークアタッチメント定義 (NAD) を作成して、OVN-Kubernetes セカンダリーネットワークの設定 を行います。
注記localnetトポロジーの場合、NAD を作成する前にNodeNetworkConfigurationPolicyオブジェクトを作成して OVS ブリッジを設定 する必要があります。- ネットワークの詳細を仮想マシン仕様に追加して、仮想マシンを OVN-Kubernetes セカンダリーネットワークに接続 します。
- 仮想マシンの SR-IOV ネットワークへの接続
高帯域幅または低レイテンシーを必要とするアプリケーション向けに、ベアメタルまたは Red Hat OpenStack Platform (RHOSP) インフラストラクチャーにインストールされた OpenShift Container Platform クラスター上の追加ネットワークで、Single Root I/O Virtualization (SR-IOV) ネットワークデバイスを使用できます。
SR-IOV ネットワークデバイスとネットワークアタッチメントを管理するには、クラスターに SR-IOV Network Operator をインストール する必要があります。
次の手順を実行すると、仮想マシンを SR-IOV ネットワークに接続できます。
-
SriovNetworkNodePolicyCRD を作成して、SR-IOV ネットワークデバイスを設定 します。 -
SriovNetworkオブジェクトを作成して、SR-IOV ネットワークを設定 します。 - 仮想マシン設定にネットワークの詳細を追加して、仮想マシンを SR-IOV ブリッジネットワークに接続 します。
-
- Linux ブリッジネットワークへの仮想マシンの接続
Kubernetes NMState Operator をインストール して、セカンダリーネットワークの Linux ブリッジ、VLAN、およびボンディングを設定します。基盤となる物理ネットワークに仮想マシンを接続する方法としては、OVN-Kubernetes の
localnetトポロジーが推奨されます。ただし、OpenShift Virtualization は Linux ブリッジネットワークもサポートしています。注記Linux ブリッジネットワークを使用する場合、デフォルトのマシンネットワークに直接接続することはできません。
次の手順を実行すると、Linux ブリッジネットワークを作成し、そのネットワークに仮想マシンを接続できます。
-
NodeNetworkConfigurationPolicyカスタムリソース定義 (CRD) を作成して、Linux ブリッジネットワークデバイスを設定 します。 -
NetworkAttachmentDefinitionCRD を作成して、Linux ブリッジネットワークを設定 します。 - 仮想マシン設定にネットワークの詳細を追加して、仮想マシンを Linux ブリッジネットワークに接続 します。
-
- ホットプラグ対応のセカンダリーネットワークインターフェイス
- 仮想マシンを停止せずに、セカンダリーネットワークインターフェイスを追加または削除できます。OpenShift Virtualization は、ブリッジバインディングおよび VirtIO デバイスドライバーを使用するセカンダリーインターフェイスのホットプラグとホットアンプラグをサポートしています。OpenShift Virtualization は、SR-IOV バインディングを使用するセカンダリーインターフェイスのホットプラグもサポートしています。
- SR-IOV での DPDK の使用
- Data Plane Development Kit (DPDK) は、高速パケット処理用のライブラリーとドライバーのセットを提供するものです。SR-IOV ネットワーク上で DPDK ワークロードを実行するようにクラスターと仮想マシンを設定できます。
- ライブマイグレーション用の専用ネットワークの設定
- ライブマイグレーション専用の Multus ネットワーク を設定できます。専用ネットワークは、ライブマイグレーション中のテナントワークロードに対するネットワークの飽和状態の影響を最小限に抑えます。
- クラスター FQDN を使用した仮想マシンへのアクセス
- 完全修飾ドメイン名 (FQDN) を使用して、クラスターの外部からセカンダリーネットワークインターフェイスに接続されている仮想マシンにアクセスできます。
- IP アドレスの設定と表示
- 仮想マシンを作成するときに、セカンダリーネットワークインターフェイスの IP アドレスを設定できます。IP アドレスは、cloud-init でプロビジョニングされます。仮想マシンの IP アドレスは、OpenShift Container Platform Web コンソールまたはコマンドラインを使用して表示できます。ネットワーク情報は QEMU ゲストエージェントによって収集されます。
8.1.3.1. Linux ブリッジ CNI と OVN-Kubernetes localnet トポロジーの比較
次の表は、Linux ブリッジ CNI を使用する場合と OVN-Kubernetes プラグインの localnet トポロジーを使用する場合に利用できる機能の比較を示しています。
| 機能 | Linux ブリッジ CNI で利用可能 | OVN-Kubernetes localnet で利用可能 |
|---|---|---|
| アンダーレイネイティブネットワークへのレイヤー 2 アクセス | セカンダリーネットワークインターフェイスコントローラー (NIC) のみ | はい |
| アンダーレイ VLAN へのレイヤー 2 アクセス | はい | はい |
| ネットワークポリシー | いいえ | はい |
| 管理された IP プール | いいえ | はい |
| MAC スプーフィングフィルタリング | はい | はい |
8.1.4. OpenShift Service Mesh との統合
- 仮想マシンのサービスメッシュへの接続
- OpenShift Virtualization は OpenShift Service Mesh と統合されています。Pod と仮想マシン間のトラフィックを監視、視覚化、制御できます。
8.1.5. MAC アドレスプールの管理
- ネットワークインターフェイスの MAC アドレスプールの管理
- KubeMacPool コンポーネントは、共有 MAC アドレスプールから仮想マシンネットワークインターフェイスの MAC アドレスを割り当てます。これにより、各ネットワークインターフェイスに一意の MAC アドレスが確実に割り当てられます。その仮想マシンから作成された仮想マシンインスタンスは、再起動後も割り当てられた MAC アドレスを保持します。
8.1.6. SSH アクセスの設定
- 仮想マシンへの SSH アクセスの設定
次の方法を使用して、仮想マシンへの SSH アクセスを設定できます。
SSH 鍵ペアを作成し、公開鍵を仮想マシンに追加し、秘密鍵を使用して
virtctl sshコマンドを実行して仮想マシンに接続します。cloud-init データソースを使用して設定できるゲストオペレーティングシステムを使用して、実行時または最初の起動時に Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 9 仮想マシンに SSH 公開鍵を追加できます。
virtctl port-fowardコマンドを.ssh/configファイルに追加し、OpenSSH を使用して仮想マシンに接続します。サービスを作成し、そのサービスを仮想マシンに関連付け、サービスによって公開されている IP アドレスとポートに接続します。
セカンダリーネットワークを設定し、仮想マシンをセカンダリーネットワークインターフェイスに接続し、割り当てられた IP アドレスに接続します。
'%20d='M201.5%20305.5c-13.8%200-24.9-11.1-24.9-24.6%200-13.8%2011.1-24.9%2024.9-24.9%2013.6%200%2024.6%2011.1%2024.6%2024.9%200%2013.6-11.1%2024.6-24.6%2024.6zM504%20256c0%20137-111%20248-248%20248S8%20393%208%20256%20119%208%20256%208s248%20111%20248%20248zm-132.3-41.2c-9.4%200-17.7%203.9-23.8%2010-22.4-15.5-52.6-25.5-86.1-26.6l17.4-78.3%2055.4%2012.5c0%2013.6%2011.1%2024.6%2024.6%2024.6%2013.8%200%2024.9-11.3%2024.9-24.9s-11.1-24.9-24.9-24.9c-9.7%200-18%205.8-22.1%2013.8l-61.2-13.6c-3-.8-6.1%201.4-6.9%204.4l-19.1%2086.4c-33.2%201.4-63.1%2011.3-85.5%2026.8-6.1-6.4-14.7-10.2-24.1-10.2-34.9%200-46.3%2046.9-14.4%2062.8-1.1%205-1.7%2010.2-1.7%2015.5%200%2052.6%2059.2%2095.2%20132%2095.2%2073.1%200%20132.3-42.6%20132.3-95.2%200-5.3-.6-10.8-1.9-15.8%2031.3-16%2019.8-62.5-14.9-62.5zM302.8%20331c-18.2%2018.2-76.1%2017.9-93.6%200-2.2-2.2-6.1-2.2-8.3%200-2.5%202.5-2.5%206.4%200%208.6%2022.8%2022.8%2087.3%2022.8%20110.2%200%202.5-2.2%202.5-6.1%200-8.6-2.2-2.2-6.1-2.2-8.3%200zm7.7-75c-13.6%200-24.6%2011.1-24.6%2024.9%200%2013.6%2011.1%2024.6%2024.6%2024.6%2013.8%200%2024.9-11.1%2024.9-24.6%200-13.8-11-24.9-24.9-24.9z'/%3e%3c/svg%3e){kind=small}