专注于Docker、Container等技术的交流和分享
挖掘最有价值的资讯动态、教程、国内外优秀资源

Rancher网络全解读

原文来源:Rancher Labs
本文中,我们首先将Rancher部署到EC2实例上,并且添加新的主机,之后用Rancher的Catalog启动了RocketChat应用,紧接着对运行中的容器的网络接口和其他属性的进行了分析。

同时,我们简要介绍了Rancher的Overlay网络和运行在Network Agent中的辅助服务进程,并通过上面实践中收集的信息构建了Rancher集群中网络通信的概览图。

与此同时,还特别介绍了使用IPSec实现主机间的安全通信。

Rancher 是一个容器管理的完整解决方案,并且即将成为一个完整的容器管理平台。我们对在自己平台上如何处理容器间的网络进行了审慎的思考,并打算用一个简单的例子和大家分享一下Rancher中的网络。Rancher既可以被部署在单机,也能被扩展到数千个节点,在这篇文章中我们只用少量的主机和容器进行讨论。

配置并启动一个容器化的应用

首先我们要配置我们的基础设施,本文使用的是AWS。我们先在EC2上用下面的命令安装Docker并且启动Rancher部署Master节点:

curl -sSL https://get.docker.com | sh - && sudo docker run -d --restart=always -p 8080:8080 rancher/server

Rancher的server在52.40.47.157:8080上被创建好了(需要注意的是:文中涉及的IP地址指向的AWS实例已经在发文的时候被销毁了,文中所列IP仅作示例使用)。通过EC2的console,我们再新增两个主机——H1和H2,用来跑我们的应用程序容器。下图展示了我们主机的逻辑拓扑关系:一个节点用来跑Rancher的Server,另外两个跑Rancher agent:

这里写图片描述

为了方便描述容器间的网络,我们需要先启动一个容器化的应用服务。用Rancher的Catalog创建应用非常方便,这里我们选择Rocket Chat。Rocket Chat的应用模板有三个容器镜像组成,分别是:mongo、rocketchat和hubot。启动之后Rocket Chat被分配到:52.11.188.233:3000(关于更详细的关于Rancher Catalog的攻略可以阅读这里:http://docs.rancher.com/rancher/latest/en/catalog/)。

探索基础设施

Rocket Chat跑起来后,我们用Rancher UI来对H1和H2的情况一探究竟。点击Infrastructure标签页看看有哪些容器跑在宿主机上:

这里写图片描述

图中可以看出,rocketchat容器被调度到H1上了,剩下的两个容器:mongo和hubot被调度到H2上。截图中我们还能看到每个节点都运行着一个network agent(注意:只有当有容器被调度到当前宿主机后,network agent才会被创建)。各个容器的IP地址如截图中所示——这些IP对于我们后面讨论很重要。

我们可以下载machine config文件以获得主机更详细的信息:

这里写图片描述

解压下载下来的machine configs之后,我们可以找到主机的私钥和公钥以及一些其他相关的配置文件。用私钥我们ssh到主机。在每台主机上我们执行ifconfig列出主机IP和网络接口。下面是在H1上的结果(精简后的),可以看到docker0网桥的IP(172.17.0.1)和eth0接口地址(172.31.38.255):

ubuntu@leo-alpha-h1:~$ ifconfig
docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:64:4e:c0:c6
      inet addr:172.17.0.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
      inet6 addr: fe80::42:64ff:fe4e:c0c6/64 Scope:Link
      UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
      RX packets:1114933 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
      TX packets:1437072 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
      collisions:0 txqueuelen:0
      RX bytes:198587596 (198.5 MB)  TX bytes:1813282482 (1.8 GB)
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:b8:4d:31:40:f3
      inet addr:172.31.39.255  Bcast:172.31.47.255  Mask:255.255.240.0
      inet6 addr: fe80::b8:4dff:fe31:40f3/64 Scope:Link
      UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:9001  Metric:1
      RX packets:2187296 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
      TX packets:1382626 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
      collisions:0 txqueuelen:1000
     RX bytes:2627031496 (2.6 GB)  TX bytes:277190533 (277.1 MB)

在H2上重复上面的过程,获得相似的结果:docker0的IP是172.17.0.1,物理网卡eth0的地址是172.31.38.133。

接下来,我们深挖每台主机上运行的容器的状态并查看每个网络接口上的IP地址。在H1上我们用sudo docker ps 和 sudo docker exec:

ubuntu@leo-alpha-h1:~$ sudo docker ps | awk '{print $1"\t"$2}'
CONTAINER    ID
b6a27f5fd2fe rocketchat/rocket.chat:latest
f0cd5839d719 rancher/agent-instance:v0.8.1
132d6ad0c6b9 rancher/agent:v1.0.1

ubuntu@leo-alpha-h1:~$ sudo docker exec -it b6a27f5fd2fe /bin/bash
rocketchat@b6a27f5fd2fe:/app/bundle$ ip addr
17: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:14:82:66:7d:fd brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.5/16 scope global eth0
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.42.64.98/16 scope global eth0
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::14:82ff:fe66:7dfd/64 scope link
   valid_lft forever preferred_lft forever
ubuntu@leo-alpha-h1:~$ sudo docker exec -it f0cd5839d719 /bin/bash
root@f0cd5839d719:/# ip addr
11: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:14:82:82:b0:68 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.2/16 scope global eth0
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet 10.42.162.246/16 scope global eth0
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet 169.254.169.250/32 scope global eth0
   valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::14:82ff:fe82:b068/64 scope link
   valid_lft forever preferred_lft forever

在H2上重复上述过程,我们得到了在H1和H2上运行着的容器的信息:

这里写图片描述

从上表中我们发现每个容器都有一个网络接口eth0。除此之外,Rancher的network agent容器(上表中的agent-instance)用三个IP地址:一个属于Docker的子网(172.17.X.X),一个属于Rancher的子网(10.42.X.X),以及第三个属于链路本地地址子网(169.254.X.X)。其它的应用服务容器(hubot、mongo、rocketchat)每个容器有两个IP地址,一个属于Docker子网,另一个属于Rancher的子网。

Hops and Traceroutes

让我们继续了解下Rancher中容器间的数据通信。从mongo 容器 ping hubot 容器(这俩是在同一台宿主机上):

root@ad4e749d2658:/# ping -c4 hubot
PING hubot.rocket-chat.rancher.internal (10.42.42.48): 48 data bytes
56 bytes from 10.42.42.48: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.041 ms
56 bytes from 10.42.42.48: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.046 ms
56 bytes from 10.42.42.48: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.075 ms
56 bytes from 10.42.42.48: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.060 ms
--- hubot.rocket-chat.rancher.internal ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max/stddev = 0.041/0.055/0.075/0.000 ms
root@ad4e749d2658:/#

网络从mongo容器可达hubot容器,从traceroute的结果也可以确认两者直接只有一跳:

root@ad4e749d2658:/# traceroute hubot
traceroute to hubot (10.42.42.48), 30 hops max, 60 byte packets
1  ip-10-42-42-48.us-west-2.compute.internal (10.42.42.48)  0.029 ms  0.012 ms  0.015 ms
root@ad4e749d2658:/#

我们再看下从mongo容器到rocketchat容器的traceroute结果(两者在不同的主机上):

root@ad4e749d2658:/# traceroute rocketchat
traceroute to rocketchat (10.42.64.98), 30 hops max, 60 byte packets
1  * * *
2  ip-10-42-162-246.us-west-2.compute.internal (10.42.162.246)  1.391 ms  1.229 ms  1.168 ms
3  ip-10-42-64-98.us-west-2.compute.internal (10.42.64.98)  1.137 ms  1.108 ms  1.086 ms
root@ad4e749d2658:/#

上面的结果中可以看出从mongo到rocketchat容器有三跳,并且中间经过了IP地址为10.42.162.246的网络,这个正是在H1上运行着的network agent的地址。

Mongo容器中的ARP Table和IPSec

我们从mongo容器中看下此时的ARP table:

root@ad4e749d2658:/# cat /proc/net/arp
IP address HW type Flags HW address Mask Device
169.254.169.250 0x1 0x2 02:14:82:ab:9d:5d * eth0
10.42.64.98 0x1 0x2 02:14:82:ab:9d:5d * eth0
10.42.69.59 0x1 0x2 02:14:82:ab:9d:5d * eth0
10.42.42.48 0x1 0x2 02:14:82:36:a4:6c * eth0
172.17.0.1 0x1 0x2 02:42:6c:a6:5e:b8 * eth0
root@ad4e749d2658:/#

在ARP table中rocketchar容器的IP地址10.42.64.98的MAC地址是02:14:82:ab:9d:5d,这和在H2上运行着的network agent eth0的MAC地址是一样的。

让我们看下IPSec的信息:

root@9cdde771152c:/# swanctl --list-conns
conn-52.11.188.233:
local:  %any
remote: 52.11.188.233
local pre-shared key authentication:
remote pre-shared key authentication:
child-52.11.188.233: TUNNEL
local:  0.0.0.0/0
remote: 0.0.0.0/0
root@9cdde771152c:/#

从结果中我们可以看出H2和H1之间有一条加密的通信通道52.11.188.233。上述结果的逻辑关系可由下图所示:

这里写图片描述

Rancher中的Overlay网络

我们通过查看H1和H2上容器的IP地址可以看出,Docker分配的IP地址在不同的主机上并不是唯一的。例如,相同的IP地址172.17.0.5在H1上分配给了rocketchat容器,而在H2上则被分配给了hubot容器,所以单独使用Docker分配的IP不能获得唯一的地址。为了解决这个问题,Rancher给集群中运行着的每一容器分配了一个唯一的IP地址,本文例子中的地址是从从ranher的默认子网10.42.0.0/16分配而来。

IPSec

在Rancher看来,安全性是头等重要的事情!根据Rancher的设计,Rancher的集群的环境既可以公有云也可以是私有云,所以就不能对主机间的通讯信道做任何假设。我们希望从主机流出的数据是安全的,因此我们选择用IPSec去构建主机间的完整网络拓扑。虽然这会带来一些性能上的影响,但是可以确保Rancher的网络默认是安全的。未来的版本里我们可能会提供选项关闭IPsec。

Rancher用strongSwan来配置IPSec。其中strongSwan的组件Charon daemon用来实现IKEv2协议。如果想要看完整的拓扑细节,我们可以用命令swanctl:

root@f0cd5839d719:/# swanctl --list-sas
conn-52.11.198.155: #71, ESTABLISHED, IKEv2, 2146471635b90a25:1dc18102c0c48357
local  '172.17.0.2' @ 172.17.0.2
remote '172.17.0.2' @ 52.11.198.155
AES_CBC-128/AES_XCBC_96/PRF_AES128_XCBC/MODP_2048
established 524s ago, rekeying in 12694s
child-52.11.198.155: #1, reqid 1234, INSTALLED, TUNNEL-in-UDP, ESP:AES_CBC-128/HMAC_SHA1_96
installed 459878s ago
in  cb2952a7,   0 bytes,    0 packets
out c0992075,   0 bytes,    0 packets
local  0.0.0.0/0
remote 0.0.0.0/0
conn-52.11.198.155: #70, ESTABLISHED, IKEv2, ff2a5d9495f14efe:dda2d2a6df6a1cf3
local  '172.17.0.2' @ 172.17.0.2
remote '172.17.0.2' @ 52.11.198.155
AES_CBC-128/AES_XCBC_96/PRF_AES128_XCBC/MODP_2048
established 8076s ago, rekeying in 5913s
child-52.11.198.155: #2, reqid 1234, INSTALLED, TUNNEL-in-UDP, ESP:AES_CBC-128/HMAC_SHA1_96
installed 459859s ago
in  cf604805, 13790077094 bytes, 11532487 packets
out cb46151e, 776570467 bytes, 9019180 packets
local  0.0.0.0/0
remote 0.0.0.0/0

Network Agent 服务

如果在Network Agent容器中列举所有在跑的进程,我们可以看到几个关键的服务在运行:rancher-dns,rancher=net等。rancher-net进程是Rancher网络服务的核心,它的作用是用strongSwan 和 charon创建IPSec网络。rancher-net的源代码可以在https://github.com/rancher/rancher-net查看。类似的,rancher-dns服务的职责是解析容器的名字和IP地址,其代码可以在https://github.com/rancher/rancher-dns查看。

通过应用容器内的/etc/resolv.conf文件我们可以看到容器的nameserver指向NetworkAgent的地址169.254.169.250。

rocketchat@b6a27f5fd2fe:/app/bundle$ cat /etc/resolv.conf
search us-west-2.compute.internal rocket-chat.rancher.internal rocketchat.rocket-chat.rancher.internal rancher.internal
nameserver 169.254.169.250

总结

本文中,我们首先将Rancher部署到EC2实例上,并且添加新的主机,之后用Rancher的Catalog启动了RocketChat应用,紧接着对运行中的容器的网络接口和其他属性的进行了分析。

同时,我们简要介绍了Rancher的Overlay网络和运行在Network Agent中的辅助服务进程,我们通过上面实践中收集的信息构建了Rancher集群中网络通信的概览图。

与此同时,还特别介绍了使用IPSec实现主机间的安全通信。

接下来……

Rancher中即将到来的几点对于网络的改进:

采用CNI/libnetwork 接口

目前网路中由于给每个容器引入了第二个IP地址,对于一些只能使用网卡第一个IP地址的应用带来了一些问题。我们打算改用CNI/libnetwork的方案,这样可以保证容器只有的默认网络接口只有一个IP地址。于此同时,用户也可以方便的使用社区中很多其他的网络技术。

VXLAN支持

对于Rancher原生网络,我们打算除了IPSec外添加对VXLAN的支持。

多网络

在接下来的发行版中,我们打算为每一个Rancher支持的环境提供多个相互之间隔离的网络。

期待您的反馈!

希望这篇文章可以对您深入了解Rancher的网络提供有价值的信息。一如既往,您的任何问题和困惑都可以通过论坛 https://forums.rancher.com 或者微信公众号(@RancherLabs)联系我们,我们的社区有里一群优秀和充满激情的小伙伴期待与您的沟通!

文章转自DockOne,点击查看原文

鲸鱼云公众号:dockercloud

鲸鱼云公众号

转载请加上原文链接和本文链接:鲸鱼云 » Rancher网络全解读

分享到:更多 ()

评论 抢沙发

评论前必须登录!