GDC 上の VM ランタイム用に仮想ネットワークを作成して使用する

このドキュメントは、GKE on Bare Metal を実行するアプリケーションオーナーとプラットフォーム管理者を対象としています。このドキュメントでは、GDC 上の VM ランタイムを使用する VM ワークロードをサポートするために、仮想ネットワークを作成して使用する方法について説明します。

準備

このドキュメントの内容を実施するには、次のリソースへのアクセス権が必要です。

GKE on Bare Metal バージョン 1.12.0（anthosBareMetalVersion: 1.12.0）以降のクラスタへのアクセス権。ワークロードを実行可能な、どのクラスタタイプでも使用できます。必要に応じて、Compute Engine で GDCV for Bare Metal を試すか、クラスタ作成の概要をご覧ください。
kubectl のプラグインとしてインストールされた virtctl クライアントツール。必要に応じて、virtctl クライアントツールをインストールします。

仮想ネットワークの概要

ネットワークはカスタムリソースを使用して作成されます。ネットワークはクラスタの作成するといつでも作成できます。ホストインターフェースと VLAN ID の割り当てのネットワーク設定が定義されている場合、ネットワークの作成すると変更できません。

ネットワークの削除にはいくつかの条件が適用されます。たとえば、VM やネットワークインターフェースなどのリソースでネットワークが使用されている場合、そのネットワークの削除はネットワークコントローラによって拒否されます。

ネットワーク定義には、ゲートウェイ、ルート、DNS 情報を含めることができます。外部 DHCP サーバーの使用を有効にすることもできます。これらのネットワーク設定は、特定のネットワーク構成オプションの定義方法に応じて、静的または動的に割り当てられます。

デフォルトの Pod ネットワーク

各クラスタには、デフォルトで pod-network が作成されます。このネットワークは変更できません。Pod CIDR とサービス CIDR のルートおよび DNS 構成が自動的に入力されます。DNS 構成では、クラスタと同じ値が使用されます。

pod-network は、クラスタの Pod ネットワークにアクセスするためのインターフェースを必要とし、特定の構成オプションを必要としないワークロードで使用できます。デフォルトゲートウェイが pod-network インターフェースにない場合でも、pod-network のルートは常にワークロードのクラスタとサービスへのアクセスを確保するように構成されます。

このデフォルトの pod-network では、独自の仮想ネットワークを作成する追加の手順なしで、GDC 上の VM ランタイムをテストできます。多くのドキュメントでは、例が複雑にならないように、このデフォルトの pod-network が使用されています。VM ワークロードのニーズによって、このデフォルトの pod-network で十分かどうか、または独自の仮想ネットワークを作成して使用する必要があるかどうかが決まります。

次の YAML マニフェストは、pod-network のサンプル構成を示しています。ルート、DNS、インターフェース名の値はクラスタによって入力されます。

  apiVersion: networking.gke.io/v1
  kind: Network
  metadata:
    name: pod-network
  spec:
    routes:
    - to: 192.168.0.0/16
    - to: 10.96.0.0/12
    dnsConfig:
      nameservers:
      - 10.96.0.10

仮想ネットワークを作成、使用する

本番環境ワークロードをサポートするには、外部 DHCP サーバーの使用や VLAN ID の使用など、必要な機能をサポートするネットワークを作成します。これらのネットワークでは、VM にレイヤ 2（L2）接続が提供されます。

外部 DHCP サーバーを使用する

GDC 上の VM ランタイムでは DHCP サーバーが提供されません。VM の IP アドレスを手動で指定するか、外部 DHCP サーバーの使用を構成する必要があります。外部 DHCP サーバーの使用を有効にすると、DHCP によって提供される DNS とゲートウェイの設定の構成をスキップできます。

外部 DHCP サーバーを使用するネットワークを作成するには、次の手順を実行します。

任意のエディタで、Network マニフェスト（use-dhcp-network.yaml など）を作成します。
```
nano use-dhcp-network.yaml
```
次の YAML マニフェストをコピーして貼り付けます。
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
次の値を置き換えます。
- NETWORK_NAME: ネットワークの名前。
- INTERFACE_NAME: ネットワークを接続する GKE on Bare Metal ノードのインターフェース名。使用するノードの物理インターフェースの名前を指定します。クラスタ内のすべてのノードに同じインターフェース名を設定する必要があります。
この Network マニフェストでは、次の値が設定されています。
- type は L2 に設定されています。この設定では、このネットワークへのレイヤ 2 アタッチメントのみをワークロードに設定できます。これは、GDC 上の VM ランタイムで作成できる唯一のネットワーク type です。
- externalDHCP4 は true に設定されています。この設定により、ネットワークの外部 DHCP が有効になります。外部 DHCP サーバーは、このネットワークに接続されるワークロードの IPv4 アドレスの割り振り、ルート、ゲートウェイ、DNS の構成を実施します。
Network マニフェストをエディタに保存して閉じます。
kubectl を使用してネットワークを作成します。
```
kubectl apply -f use-dhcp-network.yaml
```

ネットワーク設定を手動で定義する

GDC 上の VM ランタイムでは DHCP サーバーが提供されません。VM の IP アドレスを手動で指定するか、外部 DHCP サーバーの使用を構成する必要があります。IP アドレスを手動で指定する場合は、DNS、ルート、デフォルトゲートウェイのネットワーク設定を定義する必要があります。

VM のネットワーク設定を手動で指定したネットワークを作成するには、次の手順を行います。

任意のエディタで、Network マニフェスト（manual-network.yaml など）を作成します。
```
nano manual-network.yaml
```
次の YAML マニフェストをコピーして貼り付けます。
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  routes:
  - to: "ROUTE_ADDRESS"
  gateway4: GATEWAY_ADDRESS
  dnsConfig:
    nameservers:
    - NAMESERVER_ADDRESS
```
次の値を置き換えます。
- NETWORK_NAME: ネットワークの名前。
- INTERFACE_NAME: ネットワークを接続する GKE on Bare Metal ノードのインターフェース名。使用するノードの物理インターフェースの名前を指定します。クラスタ内のすべてのノードに同じインターフェース名を設定する必要があります。
- ROUTE_ADDRESS: このネットワークに接続するすべての VM で構成する CIDR 表記のオプションルート
- GATEWAY_ADDRESS: VM が使用するゲートウェイ IP アドレス。
- NAMESERVER_ADDRESS: VM が使用する 1 つ以上の DNS ネームサーバー IP アドレス。
Network マニフェストをエディタに保存して閉じます。
kubectl を使用してネットワークを作成します。
```
kubectl apply -f manual-network.yaml
```

VLAN ID を使用する

仮想ネットワークを作成するときに、タグ付き VLAN を定義できます。これらの VLAN 割り当てにより、ワークロードの要件と分離のニーズに基づいてネットワークトラフィックを分離できます。AnthosManaged ネットワークでは、すべてのノードで VLAN インターフェースを作成および削除する権限がクラスタに付与されます。

VLAN の割り当てを定義するネットワークを作成する手順は、次のとおりです。

任意のエディタで、Network マニフェスト（vlan-network.yaml など）を作成します。
```
nano vlan-network.yaml
```
次の YAML マニフェストをコピーして貼り付けます。
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  networkLifecycle: AnthosManaged
  l2NetworkConfig:
    vlanID: VLAN_ID
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
次の値を置き換えます。
- NETWORK_NAME: ネットワークの名前。
- INTERFACE_NAME: ネットワークを接続する GKE on Bare Metal ノードのインターフェース名。使用するノードの物理インターフェースの名前を指定します。クラスタ内のすべてのノードに同じインターフェース名を設定する必要があります。
- VLAN_ID: トラフィックにタグを付ける VLAN ID。
この Network マニフェストでは、次の値が設定されています。
- ワークロードには、このネットワークへの L2 アタッチメントのみを設定できます。
- ネットワークは、AnthosManaged です。指定しない場合、この設定はデフォルトのライフサイクルになります。
  - このモードでは、（INTERFACE_NAME.VLAN_ID など）すべてのノードで VLAN インターフェースを作成および削除する権限がクラスタにあります。
  - ノードで VLAN インターフェースを作成する、またはすでに作成している場合は、次のセクションに示すように networkLifecycle 値を UserManaged に設定します。
- ネットワークでは外部 DHCP が有効になっています。外部 DHCP サーバーは、このネットワークに接続されるワークロードの IPv4 アドレスの割り振り、ルート、ゲートウェイ、DNS の構成を実施します。
Network マニフェストをエディタに保存して閉じます。
kubectl を使用してネットワークを作成します。
```
kubectl apply -f vlan-network.yaml
```

ユーザー管理ネットワークを作成する

次の仮想ネットワークの例では、前の例の Anthos 管理とは対照的に、ネットワークがユーザー管理です。ユーザー管理ネットワークでは、ホスト上で VLAN インターフェースを作成または削除するのはユーザーの責任です。

ユーザー管理モードでネットワークを作成し、VLAN インターフェース構成を手動で定義するには、次の手順を行います。

任意のエディタで、Network マニフェスト（user-managed-network.yaml など）を作成します。
```
nano user-managed-network.yaml
```
次の YAML 定義をコピーして貼り付けます。
```
apiVersion: networking.gke.io/v1
kind: Network
metadata:
  name: NETWORK_NAME
spec:
  type: L2
  networkLifecycle: UserManaged
  l2NetworkConfig:
    vlanID: VLAN_ID
  nodeInterfaceMatcher:
    interfaceName: INTERFACE_NAME
  externalDHCP4: true
```
次の値を置き換えます。
- NETWORK_NAME: ネットワークの名前。
- INTERFACE_NAME: ネットワークを接続するホストインターフェース
- VLAN_ID: トラフィックにタグを付ける VLAN ID。
この Network マニフェストでは、次の値が設定されています。
- ワークロードには、このネットワークへの L2 アタッチメントのみを設定できます。
- ネットワークは、UserManaged です。ネットワークが作成される前や、ネットワークが削除された後は、すべてのノードで VLAN VLAN_ID インターフェースを作成または削除する必要があります。
- ネットワークでは外部 DHCP が有効になっています。外部 DHCP サーバーは、このネットワークに接続されるワークロードの IPv4 アドレスの割り振り、ルート、ゲートウェイ、DNS の構成を実施します。
Network マニフェストをエディタに保存して閉じます。
kubectl を使用してネットワークを作成します。
```
kubectl apply -f user-managed-network.yaml
```

VM をネットワークに接続する

DNS や DHCP などの VM のネットワーク設定は、特定のネットワーク構成オプションの定義方法に応じて、静的または動的に割り当てられます。

VM に静的 IP アドレスを構成する場合、クエリは DHCP サーバーに送信されません。ゲートウェイとルートを構成するための追加情報は、ネットワークリソースから取得する必要があります。
VM に静的 IP アドレスを構成しない場合は、DHCP サーバーにクエリが送信されます。VM は DHCP サーバーからすべての情報を取得し、ネットワークリソースで定義した構成を無視します。
ネットワークリソースで外部 DHCP が true に設定されていない場合は、VM の静的 IP アドレスを構成する必要があります。その他の情報はすべて、ネットワークリソースで定義した構成から取得されます。

ネットワークに接続する VM を作成するには、次の手順を行います。

CLI

kubectl を使用して VM を作成するには、次の手順を行います。
```
kubectl virt create vm VM_NAME \
  --image ubuntu20.04 \
  --network NETWORK_NAME
```
次の値を置き換えます。
- VM_NAME: VM の名前
- NETWORK_NAME: 接続先のネットワークの名前。
  - ネットワークが外部 DHCP サーバーを使用できるように構成されている場合、VM は IP アドレスの割り当てを自動的に取得します。静的 IP アドレスを定義する必要がある場合は、任意の --ip IP_ADDRESS パラメータと値を追加します。
注: ~/google-virtctl ディレクトリに VM_NAME.yaml ファイルが作成されます。このファイルの内容を表示して、GDC 上の VM ランタイムによって作成された Kubernetes リソースの定義を確認できます。

マニフェスト

YAML マニフェストを使用して VM を作成するには、次の手順を行います。

任意のエディタで、VirtualMachine マニフェスト（my-vm.yaml など）を作成します。
```
nano my-vm.yaml
```
次の YAML マニフェストをコピーして貼り付けます。
```
apiVersion: vm.cluster.gke.io/v1
kind: VirtualMachine
metadata:
  name: VM_NAME
spec:
  interfaces:
    - name: eth0
      networkName: NETWORK_NAME
      ipAddresses:
        - IP_ADDRESS
      default: true
  disks:
    - virtualMachineDiskName: VM_NAME-boot-dv
      boot: true
```
この YAML マニフェストで、以下の設定を定義します。
- VM_NAME: VM の名前
- NETWORK_NAME: 接続先のネットワークの名前。
- IP_ADDRESS: VM に割り当てる CIDR 表記の IP アドレス（192.0.2.10/24 など）。
  - ネットワークが外部 DHCP サーバーを使用できるように構成されている場合は、VirtualMachine マニフェストからこのフィールドを削除します。
VM_NAME-boot-dv という名前のブートディスクがすでに存在している必要があります。詳細については、VM ブートディスクを作成するをご覧ください。
VirtualMachine マニフェストをエディタに保存して閉じます。
kubectl を使用して VM を作成します。
```
kubectl apply -f my-vm.yaml
```

次のステップ

GDCV for Bare Metal の VM を編集する。