Docker 네트워크 - Macvlan

Docker Macvlan 네트워크 소개, 활용 및 이슈

1. Docker Macvlan 네트워크?

Macvlan 네트워크는 컨테이너에 독립적인 네트워크 인터페이스를 제공하여 물리적 네트워크와 직접 상호작용 가능
이는 각 컨테이너가 고유한 MAC 주소를 가지므로 네트워크 수준에서 완전히 독립된 호스트처럼 동작 가능

호스트 머신과 같은 네트워크에 docker 컨테이너를 생성 목적
Macvlan 네트워크 설정은 물리적 네트워크 환경에 따라 적절한 서브넷과 게이트웨이를 사용 필요 (e.g. DHCP 환경)

Macvlan 구성

• 네트워크 성능 향상: 호스트의 NAT를 거치지 않아 성능이 향상
• 네트워크 격리: 각 컨테이너가 고유한 MAC 주소를 가져 네트워크 레벨에서 완전히 격리
• 기존 네트워크와의 통합: 기존 물리적 네트워크 인프라와 쉽게 통합

Docker 네트워크 유형

1. 브리지 네트워크 (Bridge Network)
   • 기본 네트워크 모드로, Docker가 기본적으로 사용하는 네트워크입니다.
   • 내부 네트워크를 생성하여 컨테이너 간의 통신을 가능하게 합니다.
   • 호스트와 컨테이너 간의 통신은 NAT(Network Address Translation)를 사용합니다.
2. 호스트 네트워크 (Host Network)
   • 컨테이너가 호스트의 네트워크 스택을 공유합니다.
   • 성능이 중요한 애플리케이션에서 사용될 수 있습니다.
   • 컨테이너와 호스트 간의 네트워크 격리가 없습니다.
3. None 네트워크 (None Network)
   • 네트워크 연결이 없는 컨테이너를 생성합니다.
   • 네트워크 격리가 필요한 경우에 유용합니다.

2. Macvlan 네트워크 설정

설치 요구 사항

Docker가 설치된 시스템, 루트 권한 또는 Docker 관리 권한

Macvlan 네트워크 설정

물리적 네트워크 인터페이스 확인 : 인터페이스(예: eth0)를 확인

$ ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: tunl0@NONE: <NOARP> mtu 1480 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ipip 0.0.0.0 brd 0.0.0.0
3: eth0@if8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 16:55:9f:a4:e8:14 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 198.19.249.146/24 brd 198.19.249.255 scope global dynamic noprefixroute eth0
       valid_lft 171944sec preferred_lft 171944sec
    inet6 fd07:b51a:cc66:0:1455:9fff:fea4:e814/64 scope global noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::1455:9fff:fea4:e814/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
    link/ether 02:42:ce:33:77:9e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:ceff:fe33:779e/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

Macvlan 네트워크 생성

# 생성 
$ docker network create -d macvlan --subnet=198.19.249.0/24 --gateway=198.19.249.1 -o parent=eth0 macvlan_network
0da5a9be311ca6a6d1145706e9f1f7c1de6e0e6109023a8ab001d4d5545c2488

# 확인 
$ docker network ls
NETWORK ID     NAME              DRIVER    SCOPE
5f6cec24b896   bridge            bridge    local
dd045112300c   host              host      local
0da5a9be311c   macvlan_network   macvlan   local
02db42ae4e83   none              null      local

3. Macvlan 네트워크 활용

컨테이너 생성 및 Macvlan 네트워크 연결

Macvlan 네트워크를 사용하는 컨테이너를 생성

$ docker run -d --name nginx --network macvlan_network nginx

이제 nginx는 macvlan_network를 통해 네트워크와 상호작용합니다.

컨테이너 네트워크 확인

컨테이너의 IP 및 네트워크 정보를 확인

$ docker inspect nginx

$ docker inspect nginx | jq '.[0].NetworkSettings.Networks'
{
  "macvlan_network": {
    "IPAMConfig": null,
    "Links": null,
    "Aliases": null,
    "MacAddress": "02:42:c6:13:f9:02",
    "DriverOpts": null,
    "NetworkID": "0da5a9be311ca6a6d1145706e9f1f7c1de6e0e6109023a8ab001d4d5545c2488",
    "EndpointID": "39bad26ad54da71238f79713f5a2ebc536f3714d0a7fa446afc8f2566ba55418",
    "Gateway": "198.19.249.1",
    "IPAddress": "198.19.249.2",
    "IPPrefixLen": 24,
    "IPv6Gateway": "",
    "GlobalIPv6Address": "",
    "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
    "DNSNames": [
      "nginx",
      "03f76c3ff45a"
    ]
  }
}

“IPAddress”: “198.19.249.2” → 호스트 머신과 같은 네트워크워크 생성**

⛔️ MacOS 에서의 이슈 (e.g OrbStack)

• https://github.com/docker/for-mac/issues/3926
• https://github.com/moby/libnetwork/issues/2614
• macOS에서 Docker의 macvlan/ipvlan 네트워크 드라이버가 제대로 작동하지 않음
  • 2019년부터 보고 되었지만 미해결
• 원인:
  • macOS의 네트워크 인터페이스 이름(예: en0)이 Linux 스타일(예: eth0)과 다름
  • Docker Desktop for Mac이 Linux 가상 머신 내에서 실행되어 네이티브 macOS 네트워킹 모드를 지원하지 않음
• 문제점:
  • eth0 인터페이스를 지정하면 작동하는 것처럼 보이지만 실제로는 동작하지 않음
  • 공식 문서에 macOS에서 지원되지 않는다는 내용이 명확하게 표시 안됨
  • 일부는 Linux 서버를 구매하거나 VMware Fusion, VirtualBox 등을 사용하여 Linux VM을 실행하는 방식으로 우회

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⚠️ 도커 호스트 머신과 같은 네트워크 대역의 브릿지 네트워크 드라이버 생성

브릿지 네트워크란?

브릿지 네트워크는 Docker가 기본적으로 사용하는 네트워크 모드로, 내부 네트워크를 생성하여 컨테이너 간의 통신을 가능하게 함
호스트와 컨테이너 간의 통신은 NAT(Network Address Translation)를 사용합니다.

브릿지 네트워크 생성

호스트 머신과 같은 네트워크 대역을 사용하는 브릿지 네트워크를 생성하려면 다음 단계를 따릅니다.

브릿지 네트워크 생성

docker network create --driver bridge \
  --subnet=198.19.249.0/24 \
  --gateway=198.19.249.1 \
  --opt "com.docker.network.bridge.name"="br0" \
  host_bridge_network

리눅스 Docker에서는 호스트와 같은 네트워크를 생성하면 아래와 같은 에러 발생
Error response from daemon: invalid pool request: Pool overlaps with other one on this address space

MacOS OrbStack 환경에서는 생성되기는 함
IP 충돌 주의 !!

생성된 네트워크 확인

docker network ls

컨테이너 실행 시 네트워크 지정

docker run -it --network host_bridge_network --name my_container ubuntu

⚠️ Macvlan 드라이버 구성과 차이점

Macvlan vs Bridge 네트워크

특성	Macvlan	Bridge
네트워크 계층	데이터 링크 계층 (Layer 2)	네트워크 계층 (Layer 3)
IP 할당	각 컨테이너에 직접 IP 할당	내부 서브넷을 통한 IP 할당
네트워크 성능	높음	중간
설정 복잡성	상대적으로 복잡	간단
호스트-컨테이너 통신	추가 구성 필요할 수 있음	용이
확장성	MAC 주소 제한으로 제약 가능	상대적으로 높음
보안	네트워크 수준 격리	NAT를 통한 내부 네트워크 보안
외부 접근성	직접 접근 가능	포트 매핑 필요
기존 네트워크와의 통합	용이	추가 구성 필요
Docker 기본 모드	아니오	예
사용 사례	높은 성능, 기존 네트워크 통합 필요 시	일반적인 사용, 간단한 구성 필요 시

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💡 Conclusion

Macvlan과 bridge 네트워크의 차이점을 이해하고, 각 네트워크 드라이버의 장단점을 고려하여 적절한 네트워크 설정을 선택
Macvlan은 특정 상황에서 유용하고, bridge 네트워크의 경우 많은 컨테이너 사용 시 병목 현상, 호스트 네트워크와 IP 충돌 가능성 등 관리가 어려우므로 주위를 요함