6分コンテナとネットワーク名前空間ホストのインターフェースの使用vethmacvlanmacvlanインターフェースとホストインターフェース間の通信macvlanのモードまとめLXC日本語ページの移行コンテナに関係する主要な機能2つの説明が済んだので、今回はLXCで使われることが多いネットワーク関連の機能を紹介しましょう。コンテナとネットワーク名前空間コンテナでのネットワークの使用と密接に関係するのが第2回で紹介したネットワーク名前空間です。コンテナでネットワークを使用する場合、一般的にはネットワーク名前空間を作成します。ホスト上に存在するネットワークインターフェースを、作成したネットワーク名前空間に割り当てます。すると、ホストや他のコンテナからは見えない、コンテナからだけ見えるネットワークインターフェースとなります。ネットワーク名前空間を作らなくてもコンテナは作れます。システムコンテナを使う場合、最近はupstartやsystemdといったソケットを使用するinitが使われることが多いので、ネットワーク名前空間をホストと分けておくのが普通です。Upstartの場合はネットワーク名前空間がホストと独立していないと、コンテナで実行した命令がホスト側のinitで受信されてしまうことになるので、LXCのマニュアルにも注意書きがあります。アプリケーションコンテナの場合は、initを使いませんから、ホストと同じネットワーク名前空間を使用することは考えられます。ホストのインターフェースの使用コンテナ用にネットワーク名前空間を作成した場合でも、ホスト上で認識されている物理的なネットワークインターフェースをコンテナに割り当てて使用できます。その場合はそのインターフェースを使用していないことが条件になります。同一のホスト上でコンテナを多数起動する場合は、コンテナの数だけホスト上で使っていないインターフェースが必要になります。起動するコンテナの数が少ない場合は、このようにホスト上のインターフェースが直接使えます。常にコンテナの数だけインターフェースを準備できるケースはあまり一般的ではないので、通常はコンテナでは以下で紹介するような、Linuxカーネルに実装されている仮想的に作成するインターフェースを使い、コンテナにネットワークインターフェースを割り当てます。vethvethは元々OpenVZ/Virtuozzoに実装されていた仮想的なネットワークインターフェースです。vethはレイヤー2の仮想ネットワークインターフェースで、vethインターフェースを作成すると、2つのインターフェースがペアで作成され、この2つのインターフェース間で通信が行えます。レイヤー2のトンネリングです。この作成された2つのインターフェースの片方をホストのネットワーク名前空間に割り当て、片方をコンテナのネットワーク名前空間に割り当てます。図1のように、ホスト側のインターフェースはホスト上に作成したブリッジに接続すると、ホスト外との通信ができるようになります。コンテナ側のインターフェースはコンテナ内で見るとeth0のような通常のネットワークインターフェースとして見えます。vethインターフェースの接続例vethを使う時はこのようにホスト上にブリッジを作りますので、ブリッジ上でNATすることも、ホストと同じネットワークに属することも可能で、柔軟に構成できます。第2回でもネットワーク名前空間を作成しました。作成しただけ終わりましたので、ここでvethインターフェースとネットワーク名前空間を作成して、どう組み合わせて使うのかも体験してみましょう。ここではiproute2に含まれるipコマンドを使ってvethインターフェースの作成とネットワーク名前空間を操作してみます。vethペアを作ってみます。ホスト側をveth0-host、コンテナ側をveth0-ctとしましょう。ff:ff:ff:ff:ff:ffインターフェースがペアで生成されていますね。ネットワーク名前空間は作っていませんが、ここで試しにアドレスを割り当ててみましょう。foreverアドレスを割り当てて、インターフェースを有効化しました。ここでpingを実行してみましょう。Unreachableveth0-hostからveth0-ctにpingを実行してみましたが、反応はありません。ここでネットワーク名前空間の出番です。ipコマンドでnetns01という名前のネットワーク名前空間を作ってみましょう。(ネットワーク名前空間の確認)netns01netns01という名前でネットワーク名前空間が作成されました。veth0-ctをnetns01に移動させてみましょう。linkコマンドにはveth0-ctは出てきません。名前空間netns01内で確認してみます。(⁠名前空間名)で指定したネットワーク名前空間内でコマンドが実行できます。ff:ff:ff:ff:ff:ffご覧のようにnetns01名前空間へのインターフェースveth0-ctの移動が確認できました。ここで再度veth0-ctにIPアドレスを設定して有効化してみましょう。forever無事veth0-ctにIPアドレスが割り当てられ有効になりました。ここで再度ホストからpingを実行してみましょう。:(略)先ほどと違ってpingに対して反応がありました。vethはペアがお互いに異なるネットワーク名前空間に存在しなければ通信ができません。名前空間内のveth0-ctからホスト上のveth0-hostに対してpingを実行しても、同様に反応があります。msあとはnetns01内でルーティングの設定を行ったり、ホスト上で必要な設定を行えば、名前空間内から外部に対して通信ができるようになります。macvlanホストと同じネットワークにコンテナを接続する場合、macvlanというインターフェースが使えます。macvlanは、既に存在するeth0のような物理的なインターフェースに、新たにMACアドレスを持つ仮想的なインターフェースを作ります。言ってみれば、1つのインターフェースに複数のMACアドレスを割り当てられる機能です。新たに割り当てたMACアドレスを持つ仮想的なインターフェースが作成されます。LinuxではIPエイリアスと言って、1つのインターフェースに複数のIPアドレスを割り当てることができます。この機能ではMACアドレスは全て同じになり、DHCPでアドレスを割り当てることはできません。macvlanはMACアドレスを持ちますので、DHCPでアドレスを割り当てることが可能です。macvlanが設定されたインターフェースでは、本来のMACアドレス宛のパケットを受信する以外に、macvlanインターフェースに割り当てられたMACアドレス宛のパケットも受信することで、この機能を実現しているようです。仮想インターフェースとは言っても、実際の受信処理は物理的なインターフェースのドライバ経由で行われますので、vethに比べるとオーバーヘッドが少なく、パフォーマンスが良い傾向にあります。macvlanインターフェースを作成してみましょう。forever以上のようなインターフェースeth0上にmacvlan0というインターフェースを作成します。ff:ff:ff:ff:ff:ffmacvlan0インターフェースが作成されました。bridgeの部分は後で説明します。それではDHCPでIPアドレスを割り当ててみましょう。foreverご覧のようにIPアドレスが割り当たりましたね。macvlanインターフェースとホストインターフェース間の通信macvlanインターフェースは実装の仕組み上、macvlanインターフェースとmacvlanインターフェースを割り当てたインターフェース(前述の例だとeth0)の間の通信はできませんので注意が必要です。コンテナとホスト間で通信が必要な場合には使えません。macvlanのモードmacvlanインターフェースはいくつかのモードを持ちます。bridgeとしました。これはmacvlanのモードをbridgeモードに設定しています。以下で簡単にmacvlanが持つモードを紹介します。それぞれのモードの実際の動きはLXCの設定や動きを紹介する際に紹介したいと思いますので、ここでは簡単に各モードについて説明するのにとどめます。privateと設定すると、同じインターフェースに複数のmacvlanインターフェースを割り当てた場合、そのインターフェース同士の通信はできません。eth0に接続するmacvlanインターフェースとしてmacvlan0とmacvlan1インターフェースをprivateモードで作成した場合、macvlan0とmacvlan1の間の通信はできません。同じインターフェースに接続するmacvlanインターフェースを多数作成して、それぞれをコンテナに割り当てた場合、コンテナ同士の通信ができませんので注意が必要です。bridgeと設定したモードがこのbridgeモードです。bridgeモードで設定すると、privateモードと異なり、同じインターフェースに割り当てたmacvlanインターフェース同士の通信が可能になります。vepaモードvepaモードはbridgeモードのように、同じインターフェースに接続したmacvlanインターフェース同士の通信が可能なモードです。bridgeモードとは違い、macvlanインターフェース間のパケットは、一旦macvlanインターフェースが接続されるホストのインターフェースが接続している外部のスイッチなどに送出されます。この外部のスイッチがVEPAをサポートしている場合、スイッチに届いたmacvlanインターフェース同士のパケットは、再度macvlanインターフェースを接続したホストのインターフェースに戻されて、目的のmacvlanインターフェースに届きます。このような機能をVEPAといいます。コンテナのホストがVEPA対応のネットワーク機器に接続されている場合に使用するモードです。passthruモードKVMで使われる機能に、macvlanをベースとしたmacvtapという機能があります。passthruモードはこのmacvtapを使った場合の仮想マシンに割り当てたインターフェースの制限を回避するために作られた機能のようです。このモードはLXCから使えませんのでここでは説明しません(※⁠)⁠。※)現在はpassthruモードが指定できるようになりました。現時点でリリースはされていません。新機能ですから1.2がリリースされる時に指定できるようになると思います。まとめ今回はLinuxカーネルに実装されているコンテナに関連するネットワーク機能を2つ紹介しました。いずれもこれまでのカーネルの機能と同様に、コンテナ専用の機能というわけではありませんが、vethは元々コンテナでの利用を念頭に開発された機能で、コンテナ用と言ってもよい機能です。今回を含めて5回に渡ってコンテナで使われるLinuxカーネルの機能を紹介してきました。次からはいよいよLXCの説明に入っていきたいと思います。Graberさんが作業をしてくださり、公式ページのサイト上に日本語ページを置けることになりました。新しい日本語ページはこちらになります。https://linuxcontainers.org/jp/まだ移行作業中ですが、リリース情報なども日本語に翻訳して公開していきますので、チェックしてみてください。Ltd.ページ内容の全部あるいは一部を無断で利用することを禁止します⁠。個別にライセンスが設定されている記事等はそのライセンスに従います。