Linux で VXLAN を使う

はじめに

VXLAN は VMware、Cisco、Redhat などが推進している VLAN に替わるネットワーク論理分割のための規格です。従来、IaaSなどのクラウド環境において、マルチテナントを実現するためには 802.1Q VLAN を用いるのが一般的な解決策でしたが、この VLAN には VLAN ID が 12bit しかないため、最大 4096 セグメントの分離しかできない、という問題があります。
VXLAN はこの問題を解決します。VLAN ID に対応する VNI（VXLAN Network Identifier) に 24bit を設け、 1,677万セグメントの論理分割を実現します。

VXLAN 類似の技術には Microsoft、Intel、Dell などが推進している NVGRE(Network Virtualization using Generic Routing Encapsulation) があります。実装の進み具合で判断すると、やはり VXLAN のほうが勢いがあるため、今後 L2 over L3 を実現するネットワーク論理分割の主流は VXLAN になる、と個人的には思っています。

今回はこの VXLAN の Linux での使い方をご紹介します。

環境

Qemu/KVM を利用した仮想環境で実施しています。
下記のような簡単な環境です。

|VM A(192.168.10.2/24)| --- | vbr | --- |VM B(192.168.10.3/24)|

VM A、VM B の二台が物理マシン上に作った仮想ブリッジに接続されています。
VM A、VM B の間に VXLAN で 仮想ネットワークを構築します。

使い方

VXLAN の実装はユーザ空間版もあるのですが、ここでは Linux Kernel での実装を使います。前準備として、Linux Kernel のバージョンが 3.7 以上である必要があります。
関連コミット:
vxlan: virtual extensible lan

iproute2 コマンドスイートのバージョンが低いと、VXLAN がサポートされていません。その場合は最新版をソースからコンパイルして入れましょう。VM A および VM B で実施します。

# git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/shemminger/iproute2.git
# cd iproute2
# ./configure
# make
# make install
# ip link help
(snip)
TYPE := { vlan | veth | vcan | dummy | ifb | macvlan | can |
          bridge | ipoib | ip6tnl | ipip | sit | vxlan }

TYPE に vxlan が含まれていれば、OKです。
もし、iproute2 のコンパイル時に "db_185.h がない" というエラーがでた場合は libdb-devel をインストルしましょう。

# yum install libdb-devel

さて、VXLAN を張る作業に入ります。
VM A、 B 上で下記のコマンドを入力します。

# ip link add vxlan0 type vxlan id 42 group 239.1.1.1 dev eth0

VXLAN は多くのトンネリング技術とことなり、1対Nでのトンネリングを行います。そのため、マルチキャストアドレスを指定します。

# ip -d link show vxlan0
4: vxlan0:  mtu 1450 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT
    link/ether ba:ea:4d:a8:72:82 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff promiscuity 0
    vxlan id 42 group 239.1.1.1 dev eth1 port 32768 61000 ageing 300
# ip link set up vxlan0
# ip maddr
1:  lo
(snip)
2:  eth0
(snip)
    inet  239.1.1.1
3:  vxlan0
(snip)

ip maddr で 239.1.1.1 が表示されていれば、適切にアドレス設定できていると確認できます。

VXLAN デバイスに アドレスを振って、疎通確認をします。
On VM A

ip a add 192.168.42.2/24 dev vxlan0

On VM B

ip a add 192.168.42.3/24 dev vxlan0

疎通確認
On VM A

ping 192.168.42.3

あなたの予想に反せずに pong が返っているでしょうか。pong が返らないようであれば、VM A,B および物理マシンの firewall 設定を確認してみてください。

下記に ping を送った際の wireshark 通信ダンプ結果を載せておきます。

最初に UDP Multicast で 239.1.1.1 に送信され、VM A の VXLAN トンネル終端がMAC アドレス学習後は Unicast で通信していることがわかります。

fdb は下記コマンドで確認できます。
On VM A

# bridge fdb show dev vxlan0
9e:03:cd:ab:b2:91 dst 192.168.10.3 self

参考文献

Documentation/networking/vxlan.txt
VXLAN: A Framework for Overlaying Virtualized Layer 2 Networks over Layer 3 Networks draft-mahalingam-dutt-dcops-vxlan-04
IPA : VXLAN／NVGREによるネットワーク分離