rancher php,Rancher网络全解读

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:

rancher php,Rancher网络全解读_第1张图片

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/ranch...)。

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:

rancher php,Rancher网络全解读_第2张图片

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:

rancher php,Rancher网络全解读_第3张图片

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: 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: 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:

HOST

Container Name

MAC Address

IP addresses

H1

rocket.chat

02:14:82:66:7d:fd

172.17.0.5/16

10.42.64.98/16

H1

agent-instance

02:14:82:82:b0:68

172.17.0.2/16

10.42.162.246/16

169.254.169.250/32

H2

hubot

02:14:82:36:a4:6c

172.17.0.5/16

10.42.42.48/16

H2

mongo

02:14:82:2d:a0:55

172.17.0.4/16

10.42.148.239/16

H2

agent-instance

02:14:82:ab:9d:5d

172.17.0.2/16

10.42.69.59/16

169.254.169.250/32

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:

rancher php,Rancher网络全解读_第4张图片

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/ra...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/ra...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!

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