09. K8s Networking

Switching Routing

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ip link

서로 다른 Host 가 통신하기 위해선 두 Host 를 이어주는 Switch 가 필요하다. Host 를 Switch 에 연결하려면 Network Interface 가 필요한데, 위 명령어를 통해 Host 의 Network Interface 를 확인할 수 있다. Linux 의 경우 eth0 라는 Network Interface 를 확인할 수 있다.

ip addr
ip addr add 192.168.1.10/24 dev eth0

Host 들이 Switch 에 연결된 이후 위 명령어를 통해 Host 에 IP 주소를 할당해줄 수 있다.

ip route
ip route add 192.168.2.0/24 via 192.168.1.1
ip route add default via 192.168.2.1
ip route add 0.0.0.0 via 192.168.2.1

서로 다른 Switch 가 통신하기 위해선 두 Switch 를 이어주는 Router 가 필요하다. 192.168.2.0/24 의 주소를 가지는 Switch 에 접근하기 위해선 Router 의 192.168.1.1 주소를 거쳐가면 된다는 의미다. default 또는 0.0.0.0 는 이외 모든 주소를 의미하며 즉, 인터넷에 접근하기 위해선 192.168.2.1 주소를 거쳐가야 된다는 의미다.

cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

Router 가 192.168.1.1 와 192.168.2.1 의 주소를 가지고 있다는 것은 eth0 과 eth1 이 할당됐다는 의미이고, 기본적으로 서로 다른 Network Interface 간에 Packet 전달은 막혀있다. 위 명령어를 통해 ip_forward 값을 1 로 바꿔주면 Router 내부에서 Packet 를 Network Interface 간에 전달할 수 있도록 해줄 수 있다. 재부팅할 경우 설정값이 초기화 되기 때문에 /etc/sysctl.conf 에서 net.ipv4.ip_forward 값을 1 로 설정해주면 영구적으로 설정할 수도 있다.

DNS

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cat /etc/hosts

IP 주소 대신 Name 으로 Host 를 식별하기 위해 위 경로에 IP 주소에 해당하는 Host Name 을 지정해 줄 수 있다. 대신 모든 Host 에 필요하기 때문에 관리하기가 어려워진다. 때문에 DNS 서버를 활용해 하나의 관리포인트로 통합한다.

cat /etc/resolv.conf

DNS 서버의 주소는 위 경로에 저장하여 사용할 수 있다. 8.8.8.8 은 Google 이 제공하는 DNS 서버다.

cat /etc/nsswitch.conf

...
hosts: files dns
...

기본적으로 /etc/hosts 에서 주소를 찾고 없으면 /etc/resolv.conf 에서 주소를 찾는데, 위 설정파일에서 순서를 변경할 수도 있다.

CoreDNS

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wget https://github.com/coredns/coredns/releases/download/v1.7.0/coredns_1.7.0_linux_amd64.tgz

cat > /etc/hosts
192.168.1.10    web
192.168.1.11    db
192.168.1.15    web-1
192.168.1.16    db-1
192.168.1.21    web-2
192.168.1.22    db-2

DNS 서버를 구축하려면 DNS 소프트웨어가 설치된 Host 가 필요하다. CoreDNS 라는 DNS 소프트웨어를 설치하여 DNS 서버를 구축할 수 있다.

Network Namespaces

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ip netns add red
ip netns add blue

Container 가 namespace 를 통해 프로세스를 격리하듯 Network 역시 격리할 수 있다. 위 명령어는 red 와 blue 라는 이름을 가진 Network Namespace 를 생성한다는 의미다.

ip netns exec red ip link
ip -n red link

ip link 명령어를 통해 Network Interface 를 확인했듯 Network Namespace 의 Network Interface 를 확인하기 위해선 위 명령어를 사용할 수 있다.

ip -n red arp
ip -n red route

arp 와 route 역시 동일한 방법으로 확인할 수 있다.

Virtual Cable

ip link add veth-red type veth peer name veth-blue

위 명령어로 가상 케이블을 생성하고,

ip link set veth-red netns red
ip link set veth-blue netns blue

ip -n red addr add 192.168.15.1/24 dev veth-red
ip -n blue addr add 192.168.15.2/24 dev veth-blue

ip -n red link set veth-red up
ip -n blue link set veth-blue up

위 명령어로 Network Namespace 끼리 연결해줄 수 있다.

Linux Bridge

ip link add v-net-0 type bridge
ip link set dev v-net-0 up

Network Namespace 가 많아질 경우 Switch 역할을 하는 Linux Bridge 를 활용할 수 있다.

ip link add veth-red type veth peer name veth-red-br
ip link set veth-red netns red
ip link set veth-red-br master v-net-0

ip -n red addr add 192.168.15.1 dev veth-red
ip -n red link set veth-red up

이후 Network Namespace 와 Bridge 를 연결하기 위한 Virtual Cable 을 생성 및 할당해주고, IP 주소 도 할당해 준 뒤 활성화 해주자.

ip addr add 192.168.15.5/24 dev v-net-0

위 명령어를 통해 Host 와 Bridge 를 연결해주자.

ip netns exec blue ip route add 192.168.1.0/24 via 192.168.15.5

Namespace 가 외부 Host 와 통신하기 위해선 외부에 192.168.1.0/24 의 주소를 가지는 Switch 와 routing 설정을 해줘야한다. 위 명령어를 사용하면 192.168.15.5 의 주소를 가지는 v-net-0 을 통해 호스트의 eth0 를 거쳐 외부로 향하게 된다.

iptables -t nat -A PREROUTING --dport 80 --to-destination 192.168.15.2:80 -j DNAT

외부 Host 가 다른 Host 의 Network Namespace 에 접근하기 위해선 위 명령어로 포트포워딩 해줘야 한다.

Docker Networking

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ip link

08. Docker Networking 에서 배운 bridge 가 바로 Linux Bridge 다. ip link 로 확인해보면 docker0 라는 이름을 가진 Network Interface 를 확인할 수 있다.

ip netns

Docker Container 를 실행하면 Network Namespace 도 마찬가지로 자동으로 생성된다.

iptables -nvL -t nat

포트포워딩도 마찬가지. Docker Container 를 실행할 때 iptable 설정까지 자동으로 생성된다.

즉, Docker Container 를 생성할 때, 네트워크 측면에선 내부적으론 위에서 언급한 모든 작업들이 자동으로 수행되던 것이다…

CNI

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Cluster Networking

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References

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• Udemy - Certified Kubernetes Administrator (CKA) with Practice Tests