IPv4/IPv6デュアルスタックの検証

このドキュメントでは、IPv4/IPv6デュアルスタックが有効化されたKubernetesクラスターを検証する方法について共有します。

始める前に

• プロバイダーがデュアルスタックのネットワークをサポートしていること (クラウドプロバイダーか、ルーティングできるIPv4/IPv6ネットワークインターフェースを持つKubernetesノードが提供できること)
• (KubenetやCalicoなど)デュアルスタックをサポートするネットワークプラグイン
• デュアルスタックを有効化したクラスター

アドレスの検証

ノードアドレスの検証

各デュアルスタックのノードは、1つのIPv4ブロックと1つのIPv6ブロックを割り当てる必要があります。IPv4/IPv6のPodアドレスの範囲が設定されていることを検証するには、次のコマンドを実行します。例の中のノード名は、自分のクラスターの有効なデュアルスタックのノードの名前に置換してください。この例では、ノードの名前はk8s-linuxpool1-34450317-0になっています。

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .spec.podCIDRs}}{{printf "%s\n" .}}{{end}}'

10.244.1.0/24
2001:db8::/64

IPv4ブロックとIPv6ブロックがそれぞれ1つずつ割り当てられているはずです。

ノードが検出されたIPv4とIPv6のインターフェースを持っていることを検証します。ノード名は自分のクラスター内の有効なノード名に置換してください。この例では、ノード名はk8s-linuxpool1-34450317-0になっています。

kubectl get nodes k8s-linuxpool1-34450317-0 -o go-template --template='{{range .status.addresses}}{{printf "%s: %s\n" .type .address}}{{end}}'

Hostname: k8s-linuxpool1-34450317-0
InternalIP: 10.0.0.5
InternalIP: 2001:db8:10::5

Podアドレスの検証

PodにIPv4とIPv6のアドレスが割り当てられていることを検証します。Podの名前は自分のクラスター内の有効なPodの名前と置換してください。この例では、Podの名前はpod01になっています。

kubectl get pods pod01 -o go-template --template='{{range .status.podIPs}}{{printf "%s\n" .ip}}{{end}}'

10.244.1.4
2001:db8::4

Downward APIを使用して、status.podIPsのfieldPath経由でPod IPを検証することもできます。次のスニペットは、Pod IPをMY_POD_IPSという名前の環境変数経由でコンテナ内に公開する方法を示しています。

        env:
        - name: MY_POD_IPS
          valueFrom:
            fieldRef:
              fieldPath: status.podIPs

次のコマンドを実行すると、MY_POD_IPS環境変数の値をコンテナ内から表示できます。値はカンマ区切りのリストであり、PodのIPv4とIPv6のアドレスに対応しています。

kubectl exec -it pod01 -- set | grep MY_POD_IPS

MY_POD_IPS=10.244.1.4,2001:db8::4

PodのIPアドレスは、コンテナ内の/etc/hostsにも書き込まれます。次のコマンドは、デュアルスタックのPod上で/etc/hostsに対してcatコマンドを実行します。出力を見ると、Pod用のIPv4およびIPv6のIPアドレスの両方が確認できます。

kubectl exec -it pod01 -- cat /etc/hosts

# Kubernetes-managed hosts file.
127.0.0.1    localhost
::1    localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0    ip6-localnet
fe00::0    ip6-mcastprefix
fe00::1    ip6-allnodes
fe00::2    ip6-allrouters
10.244.1.4    pod01
2001:db8::4    pod01

Serviceの検証

.spec.isFamilyPolicyを明示的に定義していない、以下のようなServiceを作成してみます。Kubernetesは最初に設定したservice-cluster-ip-rangeの範囲からServiceにcluster IPを割り当てて、.spec.ipFamilyPolicyをSingleStackに設定します。

service/networking/dual-stack-default-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: MyApp
spec:
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

kubectlを使ってServiceのYAMLを表示します。

kubectl get svc my-service -o yaml

Serviceの.spec.ipFamilyPolicyはSingleStackに設定され、.spec.clusterIPにはkube-controller-manager上の--service-cluster-ip-rangeフラグで最初に設定した範囲から1つのIPv4アドレスが設定されているのがわかります。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  namespace: default
spec:
  clusterIP: 10.0.217.164
  clusterIPs:
  - 10.0.217.164
  ipFamilies:
  - IPv4
  ipFamilyPolicy: SingleStack
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 9376
  selector:
    app: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

.spec.ipFamilies内の配列の1番目の要素にIPv6を明示的に指定した、次のようなServiceを作成してみます。Kubernetesはservice-cluster-ip-rangeで設定したIPv6の範囲からcluster IPを割り当てて、.spec.ipFamilyPolicyをSingleStackに設定します。

service/networking/dual-stack-ipfamilies-ipv6.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: MyApp
spec:
  ipFamilies:
  - IPv6
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

kubectlを使ってServiceのYAMLを表示します。

kubectl get svc my-service -o yaml

Serviceの.spec.ipFamilyPolicyはSingleStackに設定され、.spec.clusterIPには、kube-controller-manager上の--service-cluster-ip-rangeフラグで指定された最初の設定範囲から1つのIPv6アドレスが設定されているのがわかります。

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  labels:
    app: MyApp
  name: my-service
spec:
  clusterIP: 2001:db8:fd00::5118
  clusterIPs:
  -  2001:db8:fd00::5118
  ipFamilies:
  - IPv6
  ipFamilyPolicy: SingleStack
  ports:
  - port: 80
    protocol: TCP
    targetPort: 80
  selector:
    app: MyApp
  sessionAffinity: None
  type: ClusterIP
status:
  loadBalancer: {}

.spec.ipFamiliePolicyにPreferDualStackを明示的に指定した、次のようなServiceを作成してみます。Kubernetesは(クラスターでデュアルスタックを有効化しているため)IPv4およびIPv6のアドレスの両方を割り当て、.spec.ClusterIPsのリストから、.spec.ipFamilies配列の最初の要素のアドレスファミリーに基づいた.spec.ClusterIPを設定します。

service/networking/dual-stack-preferred-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

kubectl get svc -l app=MyApp

NAME         TYPE        CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP   PORT(S)   AGE
my-service   ClusterIP   10.0.216.242   <none>        80/TCP    5s

kubectl describeを使用して、ServiceがIPv4およびIPv6アドレスのブロックからcluster IPを割り当てられていることを検証します。その後、ServiceにIPアドレスとポートを使用してアクセスできることを検証することもできます。

kubectl describe svc -l app=MyApp

Name:              my-service
Namespace:         default
Labels:            app=MyApp
Annotations:       <none>
Selector:          app=MyApp
Type:              ClusterIP
IP Family Policy:  PreferDualStack
IP Families:       IPv4,IPv6
IP:                10.0.216.242
10.0.216.242,2001:db8:fd00::af55
Port:              <unset>  80/TCP
TargetPort:        9376/TCP
Endpoints:         <none>
Session Affinity:  None
Events:            <none>

デュアルスタックのLoadBalancer Serviceを作成する

クラウドプロバイダーがIPv6を有効化した外部ロードバランサーのプロビジョニングをサポートする場合、.spec.ipFamilyPolicyにPreferDualStackを指定し、.spec.ipFamiliesの最初の要素をIPv6にして、typeフィールドにLoadBalancerを指定したServiceを作成できます。

service/networking/dual-stack-prefer-ipv6-lb-svc.yaml

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
  labels:
    app: MyApp
spec:
  ipFamilyPolicy: PreferDualStack
  ipFamilies:
  - IPv6
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: MyApp
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80

Serviceを確認します。

kubectl get svc -l app=MyApp

ServiceがIPv6アドレスブロックからCLUSTER-IPのアドレスとEXTERNAL-IPを割り当てられていることを検証します。その後、IPとポートを用いたServiceへのアクセスを検証することもできます。

NAME         TYPE           CLUSTER-IP            EXTERNAL-IP        PORT(S)        AGE
my-service   LoadBalancer   2001:db8:fd00::7ebc   2603:1030:805::5   80:30790/TCP   35s