Flannel（フランネル）

英語表記: Flannel

概要

Flannel（フランネル）は、「コンテナ技術（Docker, Podman）」における「コンテナネットワーク」を構築するための、非常に人気のある「CNIプラグイン」の一つです。特に大規模なコンテナオーケストレーションシステムであるKubernetes環境において、異なる物理ノード（サーバー）上に存在するコンテナ同士がシームレスに通信できるようにするためのオーバーレイネットワークソリューションとして利用されています。シンプルさと安定性に定評があり、コンテナネットワークの入門としてもしばしば選ばれる存在だと言えるでしょう。

詳細解説

目的：フラットな通信空間の実現

コンテナ技術が普及する中で、複数のサーバー（ノード）にコンテナを分散配置することが一般的になりました。しかし、そのままではノードAのコンテナとノードBのコンテナは物理的な隔たりによって直接通信できません。Flannelの最大の目的は、この物理的な隔たりを乗り越え、すべてのコンテナがまるで同じLANの中にいるかのように、IPアドレスだけで通信できる「フラットなネットワーク空間」を提供することにあります。この仕組みこそが、コンテナ技術（Docker, Podman）の真価を引き出す鍵となります。

キーコンポーネントと動作原理

Flannelは、各ノード上で動作するデーモンプログラムであるflanneldと、ネットワークの構成方法を決定するバックエンドの組み合わせで機能します。

1. flanneldの役割:
   flanneldは、各ノードに割り当てるコンテナネットワークのIPアドレス範囲（サブネット）を決定し、その情報をetcd（Kubernetesの構成情報を保持するデータベース）のような中央管理ストアに登録・共有します。これにより、すべてのノードが、どのノードにどのIPアドレスのコンテナが存在するかを知ることができます。これは、まるで全国の郵便局が最新の住所録を共有しているようなものですね。

2. バックエンド（VXLANの重要性）:
   Flannelは複数のバックエンド（通信方式）をサポートしていますが、現在最も広く使われているのがVXLAN (Virtual eXtensible LAN)です。VXLANは、コンテナが出す通常のIPパケットを、物理ネットワーク上でルーティング可能な別のIPパケットで「カプセル化」（包み込むこと）することで、ノード間に仮想的なトンネルを形成します。

   このカプセル化のプロセスが非常に重要です。コンテナA（ノード1）がコンテナB（ノード2）にデータを送ろうとすると、以下の手順が踏まれます。
   * ノード1のFlannelが、コンテナAのIPパケット全体を、ノード1からノード2へ送るための外部IPヘッダとVXLANヘッダで包みます。
   * この「包まれたパケット」（カプセル化されたパケット）は、物理ネットワークを介してノード2に到達します。
   * ノード2のFlannelがカプセル化を解除し、元のコンテナB宛てのIPパケットを取り出し、コンテナBに届けます。

これにより、物理的なネットワーク構成がどうであれ、コンテナにとっては「魔法のように」遠くのコンテナと直接通信できているように見えるわけです。この巧妙な仕組みこそが、Flannelがコンテナネットワークの分野で選ばれ続ける理由だと感じています。

CNIプラグインとしての位置づけ

Flannelは、CNI (Container Network Interface) 仕様を満たしたプラグインとして動作します。CNIは、コンテナランタイム（例：DockerやCRI-O）がネットワーク機能を利用するための標準的なインターフェースを定めたものです。FlannelがCNIプラグインであるおかげで、Kubernetesなどのオーケストレーターは、ネットワークの具体的な実装（VXLANを使うか、UDPを使うかなど）を意識することなく、標準的な方法でコンテナにネットワーク設定を適用できるのです。この標準化への貢献は計り知れませんね。Flannelは、この「コンテナ技術（Docker, Podman）におけるネットワークの標準化」という文脈で、非常に重要な役割を果たしているのです。

具体例・活用シーン

Flannelは主に、Kubernetesクラスターの初期設定や、シンプルで高いパフォーマンスよりも安定性と設定の容易さを重視する場合に採用されます。

• 活用シーン：小〜中規模クラスターの標準ネットワーク
  特にオンプレミスやIaaS上に構築された小規模から中規模のKubernetesクラスターにおいて、Flannelはデフォルトまたは最も手軽なネットワークソリューションとして選ばれます。設定が比較的簡単で、動作が安定しているため、PoC（概念実証）や開発環境での利用にも最適です。
• 教育・学習環境での利用
  コンテナネットワークの概念を学習する際、Flannelは動作がシンプルで理解しやすいため、しばしば教材として利用されます。複雑なネットワークポリシー機能を持たない分、オーバーレイネットワークの基本的な仕組みを把握するのに適していると言えます。
• シンプルさが求められるケース
  ネットワークポリシーや高度なルーティング設定が不要で、とにかくコンテナ間の通信さえ確立できれば良い、というシンプルな要件の環境で力を発揮します。

初心者向けのアナロジー：秘密の高速道路システム

Flannelの役割を理解するために、「秘密の高速道路システム」を想像してみましょう。これは、Flannelがコンテナ技術（Docker, Podman）のネットワーク課題をどう解決しているかを示す、非常にわかりやすい例です。

あなたの会社には複数の支店（物理ノード）があり、それぞれの支店には多くの従業員（コンテナ）が働いています。従業員同士は手紙（データパケット）をやり取りしたいのですが、支店間は通常の公道（物理ネットワーク）でつながっており、住所（IPアドレス）が複雑で直接届けられません。

ここでFlannelが登場します。Flannelは、支店間に専用の秘密の高速道路（オーバーレイネットワーク）を敷設します。

1. 従業員（コンテナ）は、手紙（データ）に宛先の従業員の名前（コンテナIP）を書くだけで済みます。彼らは支店の場所を気にする必要がありません。
2. 支店のFlannel担当者（flanneld）は、その手紙を特別なカプセル（VXLANパケット）に入れます