マルチホスト・ネットワーク機能を始める

このページでは、マルチホスト・ネットワーク機能の基本的な例について説明します。独創的な overlay ネットワーク・ドライバにより、Docker エンジンはマルチホスト・ネットワーク機能(multi-host networking)をサポートしました。 bridge ネットワークとは違い、オーバレイ・ネットワークを作成する前に、いくつかの事前準備が必要です。準備とは次のようなものです。

  • kernel バージョン 3.16 以上のホスト。

  • キーバリュー・ストアに対するアクセス。エンジンがサポートするキーバリュー・ストアは、Consul、Etcd、Zookeeper(分散ストア)。

  • ホストのクラスタが、キーバリュー・ストアに接続する。

  • Swarm の各ホスト上で動作するDocker Engine の daemon に、適切な設定を行う。

  • クラスタ上のホストはユニークなホスト名を持つ必要がある。これは、キーバリュー・ストアがクラスタのメンバをホスト名で識別するため。

Docker マルチホスト・ネットワーク機能を使うために、Docker Machine と Docker Swarm の使用は強制ではありません。しかし、この例では Machine と Swarm を使用して説明します。Machine を使ってキーバリュー・ストア用のサーバと、ホストのクラスタを作成します。この例では Swarm クラスタを作成します。

動作条件

始める前に、自分のネットワーク上のシステムに、最新バージョンの Docker Engine と Docker Machine をインストールしているか確認してください。この例では VirtualBox を扱います。Mac や Windows で Docker Toolbox を使ってインストールた場合は、いずれも最新バージョンをインストールしています。

もし準備ができていなければ、Docker Engine と Docker Machine を最新バージョンに更新してください。

ステップ1:キーバリュー・ストアのセットアップ

オーバレイ・ネットワークはキーバリュー・ストアが必要です。キーバリュー・ストアにネットワーク情報に関する情報を保管します。情報とは、ディスカバリ、ネットワーク、エンドポイント、IP アドレスなどです。Docker はキーバリュー・ストアとして Consul、Etcd、ZooKeeper(分散ストア)をサポートしています。今回の例では Consul を使います。

  1. 必要な Docker Engine、Docker Machine、VirtualBox ソフトウェアを準備したシステムにログインします。

  1. mh-keystore という名前の VirtualBox マシンを作成します。

$ docker-machine create -d virtualbox mh-keystore

新しいマシンを作成したら、Docker Engine をホスト上に追加する処理を行います。つまりこれは、Consul を手動でインストールするのではなく、 Docker Hub 上の consul イメージ を使用するインスタンスの作成を意味します。インストールは次の手順で行います。

  1. ローカルの環境変数を mh-keystore マシンに設定します。

$ eval"$(docker-machine env mh-keystore)"
  1. mh-keystore マシン上で progrium/consul コンテナを起動します。

$ docker run -d \ -p "8500:8500"\ -h "consul"\ progrium/consul -server -bootstrap

実行中の mh-keystore マシン上で 、クライアントは progrium/consul イメージを起動します。このサーバは consul と呼ばれており、ポート 8500 を開きます。

  1. dockerps コマンドを実行したら、 consul コンテナが表示されます。

$ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
4d51392253b3 progrium/consul "/bin/start -server -"25 minutes ago Up 25 minutes 53/tcp, 53/udp, 8300-8302/tcp, 0.0.0.0:8500->8500/tcp, 8400/tcp, 8301-8302/udp admiring_panini

ターミナルを開いたまま、次のステップに移ります。

ステップ2:Swarm クラスタの作成

このステップは docker-machine を使い、ネットワーク上にホストを準備します。この時点では実際にネットワークを作成する必用はありません。VirtualBox 内に複数のマシンを作成します。マシンの1つを Swarm マスタとして動かします(これは一番始めに作成するマシンです)。各々のホストを作成した後、マシン上のエンジンで overlay ネットワーク・ドライバに対応するために必要なオプション設定を追加します。

  1. Swarm マスタを作成します。

$ docker-machine create \-d virtualbox \--swarm --swarm-master \--swarm-discovery="consul://$(docker-machine ip mh-keystore):8500"\--engine-opt="cluster-store=consul://$(docker-machine ip mh-keystore):8500"\--engine-opt="cluster-advertise=eth1:2376"\mhs-demo0

作成時、Docker Engine のデーモンに対して --cluster-store オプションを与えます。このオプションは、Docker Engine に対して overlay ネットワークのキーバリュー・ストアを伝えます。bash 変数展開 $(docker-machineipmh-keystore) は、「ステップ1」で作成した Consul サーバの IP アドレスを割り当てます。 --cluster-advertise オプションは、ネットワーク上のマシンに対して公表(advertise)するものです。

  1. Swarm クラスタに追加する他のホストを作成します。

$ docker-machine create -d virtualbox \ --swarm \ --swarm-discovery="consul://$(docker-machine ip mh-keystore):8500"\ --engine-opt="cluster-store=consul://$(docker-machine ip mh-keystore):8500"\ --engine-opt="cluster-advertise=eth1:2376"\ mhs-demo1
  1. マシン一覧から、全てのマシンが起動・実行中なのを確認します。

$ docker-machine ls
NAME ACTIVE DRIVER STATE URL SWARM
default - virtualbox Running tcp://192.168.99.100:2376
mh-keystore * virtualbox Running tcp://192.168.99.103:2376
mhs-demo0 - virtualbox Running tcp://192.168.99.104:2376 mhs-demo0 (master)mhs-demo1 - virtualbox Running tcp://192.168.99.105:2376 mhs-demo0

この時点で、ネットワーク上に複数のホストが起動します。これらのホストを使って、マルチホスト・ネットワークを作成する準備が整いました。

ターミナルを開いたまま、次の手順に進みます。

ステップ3:オーバレイ・ネットワークの作成

オーバレイ・ネットワークを作成するには、次のようにします。

  1. docker 環境変数を Swarm マスタのものにします。

$ eval$(docker-machine env --swarm mhs-demo0)

docker-machine--swarm フラグを使えば、 docker コマンドは Swarm 情報のみ表示します。

  1. dockerinfo コマンドで Swarm クラスタの情報を表示します。

$ docker info
Containers: 3Images: 2Role: primary
Strategy: spread
Filters: affinity, health, constraint, port, dependency
Nodes: 2mhs-demo0: 192.168.99.104:2376
└ Containers: 2└ Reserved CPUs: 0 / 1└ Reserved Memory: 0 B / 1.021 GiB
└ Labels: executiondriver=native-0.2, kernelversion=4.1.10-boot2docker, operatingsystem=Boot2Docker 1.9.0-rc1 (TCL 6.4); master : 4187d2c - Wed Oct 1414:00:28 UTC 2015, provider=virtualbox, storagedriver=aufs
mhs-demo1: 192.168.99.105:2376
└ Containers: 1└ Reserved CPUs: 0 / 1└ Reserved Memory: 0 B / 1.021 GiB
└ Labels: executiondriver=native-0.2, kernelversion=4.1.10-boot2docker, operatingsystem=Boot2Docker 1.9.0-rc1 (TCL 6.4); master : 4187d2c - Wed Oct 1414:00:28 UTC 2015, provider=virtualbox, storagedriver=aufs
CPUs: 2Total Memory: 2.043 GiB
Name: 30438ece0915

この情報から、3つのコンテナが動作中で、マスタ上には2つのイメージがあるのが分かります。

  1. overlay ネットワークを作成します。

$ docker network create --driver overlay --subnet=10.0.9.0/24 my-net

クラスタ上のどこかのホストで、ネットワークを作成する必要があります。この例では、Swarm マスタを使いますが、クラスタ上のホストであれば、どこでも簡単にできます。

注釈

ネットワークの作成時は --subnet オプションの指定を強く推奨します。 --subnet を指定しなければ、docker デーモンはネットワークに対してサブネットを自動的に割り当てます。その時、Docker が管理していない基盤上の別サブネットと重複する可能性が有り得ます。このような重複により、コンテナがネットワーク接続時に問題や障害を引き起こします。

  1. ネットワークの状態を確認します。

$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER
412c2496d0eb mhs-demo1/host host
dd51763e6dd2 mhs-demo0/bridge bridge
6b07d0be843f my-net overlay
b4234109bd9b mhs-demo0/none null
1aeead6dd890 mhs-demo0/host host
d0bb78cbe7bd mhs-demo1/bridge bridge
1c0eb8f69ebb mhs-demo1/none null

Swarm マスタ環境にいるため、このように Swarm エージェントが動作している全てのネットワークを表示します。各 NETWORKID はユニークなことに注意します。各エンジンのデフォルト・ネットワークとオーバレイ・ネットワークが1つ表示されます

各 Swarm エージェントに切り替えて、ネットワークの一覧を見てみます。

$ eval$(docker-machine env mhs-demo0)$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER
6b07d0be843f my-net overlay
dd51763e6dd2 bridge bridge
b4234109bd9b none null
1aeead6dd890 host host
$ eval$(docker-machine env mhs-demo1)$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER
d0bb78cbe7bd bridge bridge
1c0eb8f69ebb none null
412c2496d0eb host host
6b07d0be843f my-net overlay

どちらのエージェントも、ID が 6b07d0be843fmy-net ネットワークを持っていると表示しています。これでマルチホスト・コンテナ・ネットワークが動作しました!

ステップ4:ネットワークでアプリケーションの実行

ネットワークを作成した後は、あらゆるホスト上で、自動的にこのネットワークの一部としてコンテナを開始できます。

  1. Swarm マスタの環境変数を表示します。

$ eval$(docker-machine env --swarm mhs-demo0)
  1. mhs-demo0 上に Nginx サーバを開始します。

$ docker run -itd --name=web --net=my-net --env="constraint:node==mhs-demo0" nginx
  1. mhs-demo1 インスタンス上で BusyBox インスタンスを実行し、 Nginx サーバのホームページを表示します。

$ docker run -it --rm --net=my-net --env="constraint:node==mhs-demo1" busybox wget -O- http://web
Unable to find image 'busybox:latest' locally
latest: Pulling from library/busybox
ab2b8a86ca6c: Pull complete2c5ac3f849df: Pull completeDigest: sha256:5551dbdfc48d66734d0f01cafee0952cb6e8eeecd1e2492240bf2fd9640c2279
Status: Downloaded newer image for busybox:latest
Connecting to web (10.0.0.2:80)<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
<style>
body { width: 35em; margin: 0 auto; font-family: Tahoma, Verdana, Arial, sans-serif;}</style>
</head>
<body>
<h1>Welcome to nginx!</h1>
<p>If you see this page, the nginx web server is successfully installed and
working. Further configuration is required.</p>
<p>For online documentation and support please refer to
<a href="http://nginx.org/">nginx.org</a>.<br/>
Commercial support is available at
<a href="http://nginx.com/">nginx.com</a>.</p>
<p><em>Thank you for using nginx.</em></p>
</body>
</html>
- 100% |*******************************|6120:00:00 ETA

ステップ5:外部への疎通を確認

これまで見た通り、Docker 内部のオーバレイ・ネットワーク・ドライバによって、複数のホスト上(同じネットワークでなくとも)に存在するコンテナ間に、革新的な接続性をもたらします。更に、マルチホスト・ネットワークに接続するコンテナは、自動的に docker_gwbridge ネットワークに接続します。このネットワークはコンテナがクラスタの外部に対する疎通(接続性)をもたらします。

  1. 環境変数を Swarm エージェントに切り替えます。

$ eval$(docker-machine env mhs-demo1)
  1. ネットワーク一覧に docker_gwbridge ネットワークがあることを確認します。

$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER
6b07d0be843f my-net overlay
dd51763e6dd2 bridge bridge
b4234109bd9b none null
1aeead6dd890 host host
e1dbd5dff8be docker_gwbridge bridge
  1. Swarm マスタでステップ1と2を繰り返します。

$ eval$(docker-machine env mhs-demo0)$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER
6b07d0be843f my-net overlay
d0bb78cbe7bd bridge bridge
1c0eb8f69ebb none null
412c2496d0eb host host
97102a22e8d2 docker_gwbridge bridge
  1. Nginx コンテナのネットワーク・インターフェースを確認します。

$ docker exec web ip addr1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever22: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1450 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:0a:00:09:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.0.9.3/24 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:aff:fe00:903/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever24: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:ac:12:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.18.0.2/16 scope global eth1 valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:acff:fe12:2/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever

eth0 インターフェースは、コンテナが my-net オーバレイ・ネットワークに接続するインターフェースを表しています。 eth1 インターフェースは、コンテナが docker_gwbridge ネットワークが接続するインターフェースを表します。

ステップ6:Docker Compose との連係機能

Compose v2 フォーマット で導入された新しい機能を参照し、上記の Swarm クラスタを使ったマルチホスト・ネットワーク機能のシナリオをお試しください。

関連情報

参考

Quickstart Docker Engine

https://docs.docker.com/engine/quickstart/