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第7章 OVN-Kubernetes ネットワークプラグイン

7.1. OVN-Kubernetes ネットワークプラグインについて
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OpenShift Dedicated クラスターは、Pod およびサービスネットワークに仮想化ネットワークを使用します。

Red Hat OpenShift Networking の一部である OVN-Kubernetes ネットワークプラグインは、OpenShift Dedicated のデフォルトのネットワークプロバイダーです。OVN-Kubernetes は Open Virtual Network (OVN) をベースとしており、オーバーレイベースのネットワーク実装を提供します。OVN-Kubernetes プラグインを使用するクラスターは、各ノードで Open vSwitch (OVS) も実行します。OVN は、宣言ネットワーク設定を実装するように各ノードで OVS を設定します。

注記

OVN-Kubernetes は、OpenShift Dedicated およびシングルノード OpenShift デプロイメントのデフォルトのネットワークソリューションです。

OVS プロジェクトから生まれた OVN-Kubernetes は、オープンフロールールなどの同じコンストラクトの多くを使用して、パケットがネットワークをどのように移動するかを決定します。詳細は、Open Virtual Network の Web サイト を参照してください。

OVN-Kubernetes は、仮想ネットワーク設定を OpenFlow ルールに変換する OVS 用のデーモンシリーズです。OpenFlow は、ネットワークスイッチやルーターと通信するためのプロトコルであり、ネットワークデバイス上のネットワークトラフィックのフローをリモートで制御する手段を提供します。つまり、ネットワーク管理者はネットワークトラフィックのフローを設定、管理、および監視できます。

OVN-Kubernetes は、OpenFlow では利用できない高度な機能をさらに提供します。OVN は、分散仮想ルーティング、分散論理スイッチ、アクセス制御、Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)、および DNS をサポートしています。OVN は、オープンフローと同等の論理フロー内に分散仮想ルーターを実装します。たとえば、ネットワーク上の DHCP サーバーに DHCP 要求を送信する Pod がある場合、その要求内の論理フロールールが、OVN-Kubernetes によるパケットの処理を補助します。これは、サーバーがゲートウェイ、DNS サーバー、IP アドレスなどの情報で応答できることを意味します。

OVN-Kubernetes は、各ノードでデーモンを実行します。すべてのノードで実行されるデータベースおよび OVN コントローラー用のデーモンセットがあります。OVN コントローラーは、ノード上の Open vSwitch デーモンをプログラムして、次のネットワークプロバイダー機能をサポートします。

  • Egress IP
  • ファイアウォール
  • ハードウェアのオフロード
  • ハイブリッドネットワーク
  • Internet Protocol Security (IPsec) 暗号化
  • IPv6
  • マルチキャスト。
  • ネットワークポリシーとネットワークポリシーログ
  • Routers

7.1.1. OVN-Kubernetes の目的
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OVN-Kubernetes ネットワークプラグインは、Open Virtual Network (OVN) を使用してネットワークトラフィックフローを管理する、オープンソースのフル機能の Kubernetes CNI プラグインです。OVN はコミュニティーで開発され、ベンダーに依存しないネットワーク仮想化ソリューションです。OVN-Kubernetes ネットワークプラグインは次のテクノロジーを使用します。

  • ネットワークトラフィックフローを管理するための OVN。
  • Ingress ルールおよび Egress ルールを含む Kubernetes ネットワークポリシーのサポートとログ。
  • ノード間にオーバーレイネットワークを作成するための、Virtual Extensible LAN (VXLAN) ではなく、Generic Network Virtualization Encapsulation (Geneve) プロトコル。

OVN-Kubernetes ネットワークプラグインは、次の機能をサポートしています。

  • Linux と Microsoft Windows の両方のワークロードを実行できるハイブリッドクラスター。この環境は ハイブリッドネットワーキング と呼ばれます。
  • ホストの中央処理装置 (CPU) から互換性のあるネットワークカードおよびデータ処理装置 (DPU) へのネットワークデータ処理のオフロード。これは ハードウェアオフロード と呼ばれます。
  • ベアメタル、VMware vSphere、IBM Power®、IBM Z®、および Red Hat OpenStack Platform (RHOSP) プラットフォーム上の IPv4 プライマリーデュアルスタックネットワーク。
  • RHOSP およびベアメタルプラットフォーム上の IPv6 シングルスタックネットワーク。
  • ベアメタル、VMware vSphere、または RHOSP プラットフォーム上で実行しているクラスター用の IPv6 プライマリーデュアルスタックネットワーク。
  • Egress ファイアウォールデバイスと Egress IP アドレス。
  • リダイレクトモードで動作する Egress ルーターデバイス。
  • クラスター内通信の IPsec 暗号化。

Red Hat は、OVN-Kubernetes ネットワークプラグインを使用する次のインストール後の設定をサポートしません。

  • NMState Operator を使用してインターフェイスのボンディングを設定するなどのプライマリーネットワークインターフェイスの設定。
  • Open vSwitch (OVS) または OVN-Kubernetes br-ex ブリッジネットワークを使用するネットワークデバイス上でのサブインターフェイスまたは追加のネットワークインターフェイスの設定。
  • プライマリーネットワークインターフェイス上での追加の仮想ローカルエリアネットワーク (VLAN) の作成。
  • クラスターのインストール中にノード用に作成した eth0 または bond0 などのプライマリーネットワークインターフェイスを使用した、追加のセカンダリーネットワークの作成。

Red Hat は、OVN-Kubernetes ネットワークプラグインを使用する次のインストール後の設定をサポートします。

  • クラスターのインストール中にプライマリーネットワークインターフェイスをノードの VLAN として設定した eth0.100 などのベースとなる物理インターフェイスからの追加の VLAN の作成。これは、Open vSwitch (OVS) ブリッジが eth0.100 のような初期 VLAN サブインターフェイスに接続され、ベースとなる物理インターフェイスを新しい設定で利用可能な状態のままにするため、機能します。
  • localnet トポロジーネットワークを使用して追加の OVN セカンダリーネットワークを作成するには、NodeNetworkConfigurationPolicy (NNCP) オブジェクトでセカンダリーネットワークを定義する必要があります。ネットワークを作成すると、Pod または仮想マシン (VM) をネットワークに接続できるようになります。これらのセカンダリーネットワークは、VLAN タグ付けを使用する場合と使用しない場合がある物理ネットワークへの専用の接続を提供します。ホストに必要なネットワーク設定などの必要なセットアップがないノードのホストネットワークからは、これらのネットワークにアクセスできません。

7.1.2. OVN-Kubernetes IPv6 とデュアルスタックの制限
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OVN-Kubernetes ネットワークプラグインには、次の制限があります。

  • デュアルスタックネットワークに設定されたクラスターでは、IPv4 と IPv6 の両方のトラフィックがデフォルトゲートウェイとして同じネットワークインターフェイスを使用する必要があります。

    この要件が満たされない場合には、ovnkube-node デーモンセットのホストにある Pod は、CrashLoopBackOff 状態になります。

    oc get pod -n openshift-ovn-kubernetes -l app=ovnkube-node -o yaml のようなコマンドで Pod を表示すると、以下の出力のように、status フィールドにデフォルトゲートウェイに関する複数のメッセージが表示されます。 

    I1006 16:09:50.985852   60651 helper_linux.go:73] Found default gateway interface br-ex 192.168.127.1
I1006 16:09:50.985923   60651 helper_linux.go:73] Found default gateway interface ens4 fe80::5054:ff:febe:bcd4
F1006 16:09:50.985939   60651 ovnkube.go:130] multiple gateway interfaces detected: br-ex ens4
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    唯一の解決策は、両方の IP ファミリーがデフォルトゲートウェイに同じネットワークインターフェイスを使用するように、ホストネットワークを再設定することです。

  • デュアルスタックネットワーク用に設定されたクラスターの場合、IPv4 と IPv6 の両方のルーティングテーブルにデフォルトゲートウェイが含まれている必要があります。

    この要件が満たされない場合には、ovnkube-node デーモンセットのホストにある Pod は、CrashLoopBackOff 状態になります。

    oc get pod -n openshift-ovn-kubernetes -l app=ovnkube-node -o yaml のようなコマンドで Pod を表示すると、以下の出力のように、status フィールドにデフォルトゲートウェイに関する複数のメッセージが表示されます。 

    I0512 19:07:17.589083  108432 helper_linux.go:74] Found default gateway interface br-ex 192.168.123.1
F0512 19:07:17.589141  108432 ovnkube.go:133] failed to get default gateway interface
    Copy to Clipboard Toggle word wrap

    唯一の解決策として、両方の IP ファミリーにデフォルトゲートウェイが含まれるようにホストネットワークを再設定できます。

  • クラスターの MachineConfig カスタムリソース (CR) の kernelArgument セクションで ipv6.disable パラメーターを 1 に設定すると、OVN-Kubernetes Pod が CrashLoopBackOff 状態になります。さらに、OpenShift Dedicated の新しいバージョンにクラスターを更新することが失敗します。Network Operator が Degraded 状態のままになるためです。Red Hat はクラスターの IPv6 アドレスの無効化をサポートしていないため、ipv6.disable パラメーターを 1 に設定しないでください。

7.1.3. セッションアフィニティー
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セッションアフィニティーは、Kubernetes Service オブジェクトに適用される機能です。<service_VIP>:<Port> に接続するたびに、トラフィックが常に同じバックエンドに負荷分散されるようにする場合は、セッションアフィニティー を使用できます。クライアントの IP アドレスに基づいてセッションアフィニティーを設定する方法など、詳細は、セッションアフィニティー を参照してください。

セッションアフィニティーのスティッキネスタイムアウト

OpenShift Dedicated の OVN-Kubernetes ネットワークプラグインは、最後のパケットに基づいてクライアントからのセッションのスティッキネスタイムアウトを計算します。たとえば、curl コマンドを 10 回実行すると、スティッキーセッションタイマーは最初のパケットではなく 10 番目のパケットから開始します。その結果、クライアントが継続的にサービスに接続している場合でも、セッションがタイムアウトすることはありません。タイムアウトは、timeoutSeconds パラメーターで設定された時間、サービスがパケットを受信しなかった場合に開始されます。

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