Docker 学习笔记（三）：网络基础配置方法

作者: 小叶与小茶 | 来源:发表于2020-02-05 15:35 被阅读0次

在真正的容器生产环境中，若要对外提供服务，至少存在两种工作方式：

通过网络访问容器内部的应用和服务；
应用可能包含不止一个服务组件，这往往就需要多个容器通过网络互联，协同工作。

这就需要掌握容器网络的配置方法。这篇笔记记录两个最基本的知识点：

设置端口映射访问容器应用
设置容器互联实现容器间通信

一、设置端口映射访问容器应用

启动容器后，默认情况下，在容器外部，是无法通过网络访问容器内部的应用和服务的。这时，需要通过指定 “-P” 或 “-p” 选项进行端口映射。

-P：由 Docker 随机选定宿主机的端口映射到容器内部
-p：指定宿主机的端口映射到容器内部

随机选定宿主机端口进行映射

在 “docker run” 指令中使用 “-P” 选项，创建并运行容器后，能够看到本地的 “32679” 端口映射到该容器中的端口为 5000 的 “python” 服务上。

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web-1 -P training/webapp python app.py
288bcfc7b84c1d5b0b16cb1ba9fbc5af6071377452f54b91675637e7bb975e9e

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE             COMMAND           CREATED          STATUS         PORTS                    NAMES
288bcfc7b84c   training/webapp   "python app.py"   10 seconds ago   Up 8 seconds   0.0.0.0:32769->5000/tcp  web-1

“0.0.0.0” 代表在外部通过本机任意可达的 IP 地址都能进行访问，宿主机的 IP 地址为 “192.168.198.129”，通过容器外部网络测试结果如下图所示：

随机选定宿主机端口进行映射

利用同样的方法，我们可以创建多个“宿主机-容器”的端口映射关系

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web-2 -P training/webapp python app.py
adc2d9957013113b67ca6381d82b1a46e3a8f4af40ecbce3b460e127faa7f0d6

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web-3 -P training/webapp python app.py
cf1b495166cc6b3965dc13d93f0b8d7226308c02e9070f9891cbd175df256855

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE             COMMAND           CREATED          STATUS         PORTS                     NAMES
cf1b495166cc   training/webapp   "python app.py"   6 seconds ago    Up 6 seconds   0.0.0.0:32771->5000/tcp   web-3
adc2d9957013   training/webapp   "python app.py"   11 seconds ago   Up 10 seconds  0.0.0.0:32770->5000/tcp   web-2
288bcfc7b84c   training/webapp   "python app.py"   14 minutes ago   Up 14 minutes  0.0.0.0:32769->5000/tcp   web-1

##############借助宿主机端口映射，访问内部每个容器################

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker logs -f web-1
 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:00:37] "GET / HTTP/1.1" 200 -
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:00:37] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker logs -f web-2
 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:09:23] "GET / HTTP/1.1" 200 -
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:09:23] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker logs -f web-3
 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:09:27] "GET / HTTP/1.1" 200 -
192.168.198.1 - - [05/Feb/2020 04:09:27] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -

通过宿主机端口映射配置访问容器服务的网络架构如下图所示：

通过端口映射访问不同容器

容器网络层提供的 IP 地址分配机制，会为每个容器分配自己的 IP 地址（172.17 私有网络），对使用者屏蔽。

指定宿主机端口进行映射

使用 “-P” 选项，宿主机映射端口由 Docker 平台随机分配，访问前需要进行查询，而采用 “-p” 选项，则可以通过人为设定而固化访问端口。

注意：一个端口只允许绑定一个容器。

"-p" 选项支持的格式有：

host-port:container-port：映射宿主机所有地址的指定端口到容器的指定端口
host-ip:host-port:container-port：映射宿主机指定地址的指定端口到容器的指定端口
host-ip(localhost)::container-port：映射宿主机 localhost 地址（127.0.0.1）的任意端口到容器的指定端口

注意：宿主机的端口也不是随意指定的，不开放或不存在的端口号是无法使用的。

按照上述不同的映射配置方式创建容器，示例如下：

#########host-port:container-port#############
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web4 -p 5000:5000 training/webapp python app.py

#########host-ip:host-port:container-port#############
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web5 -p 192.168.198.129:5001:5000 training/webapp python app.py

#########host-ip(localhost)::container-port#############
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web6 -p 127.0.0.1::5000 training/webapp python app.py

#########host-ip(localhost)::container-port#############
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name web7 -p 127.0.0.1::5000 training/webapp python app.py

######################查看采用不同映射方式创建的容器###########################

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE             COMMAND          CREATED           STATUS          PORTS                            NAMES
529d6b5d1209   training/webapp   "python app.py"  3 seconds ago     Up 1 second     127.0.0.1:32772->5000/tcp        web-7
70c8ba9db20b   training/webapp   "python app.py"  15 seconds ago    Up 13 seconds   127.0.0.1:32768->5000/tcp        web-6
accc1bc01f0a   training/webapp   "python app.py"  38 seconds ago    Up 36 seconds   192.168.198.129:5001->5000/tcp   web-5
738a70955c23   training/webapp   "python app.py"  2 minutes ago     Up 2 minutes    0.0.0.0:5000->5000/tcp           web-4

上述方式中，“web-4” 和 “web-5” 映射到了外部可达的地址，即 “192.168.198.129”，因此能够在外部进行访问：

可以成功访问web-4的服务

可以成功访问web-5的服务

而 “web-6” 和 “web-7” 只映射到本地地址，即 “127.0.0.1”，因此只能在本地进行访问：

andy-zhang@localhost:~$ curl 127.0.0.1:32768
Hello world!

无法访问web-6的服务

最后，可以通过 docker port CONTAINER 指令查询容器映射的端口情况

andy-zhang@localhost:~$ sudo docker port 738a70955c23
5000/tcp -> 0.0.0.0:5000
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker port accc1bc01f0a
5000/tcp -> 192.168.198.129:5001

二、设置容器互联实现容器间通信

使用 “--link” 选项，能够实现容器间的安全通信。命令格式为：docker run --link NAME:ALIAS，代表将一个容器 “链接” 到另外一个容器上。可以称链接者为 “子容器”，被链接者为 “父容器”。

容器链接

下面通过一个 Web 应用来举例。一个典型的 Web 应用可以由业务容器和数据库容器组成，业务容器提供对外的业务服务访问，内部则和数据库容器进行通讯，而数据库容器则不需要对外暴露访问地址和端口。架构如下：

Web应用典型架构

第一步，创建数据库容器

简化起见，采用 Docker Hub 的一个 PostgreSQL 数据库的镜像：training/postgres

#获取PostgreSQL镜像
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker pull training/postgres

#创建并启动PostgreSQL容器
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker run -d --name postgre-db training/postgres

#进入PostgreSQL容器，启动bash
andy-zhang@localhost:~$ sudo docker exec -i -t 838b8725282e bash

#查看PostgreSQL服务是否正常运行
root@838b8725282e:/# ps -ax | grep postgre
     1 ?        Ss     0:00 su postgres -c /usr/lib/postgresql/$PG_VERSION/bin/postgres -D 
     ……
     ……

#查询PostgreSQL容器IP地址，172.17.0.9
root@838b8725282e:/# ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:ac:11:00:09  
          inet addr:172.17.0.9  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          ……
          ……

第二步，创建业务容器，并链接到该数据库容器中

仍然采用上文的 “training/webapp” 作为业务容器镜像模板。使用 “--link” 选项链接到第一步创建的 “postgre-db” 容器

sudo docker run -d --name web1 --link postgre-db:db -p 192.168.198.129:5001:5000 training/webapp python app.py
sudo docker run -d --name web2 --link postgre-db:db -p 192.168.198.129:5002:5000 training/webapp python app.py
sudo docker run -d --name web3 --link postgre-db:db -p 192.168.198.129:5003:5000 training/webapp python app.py

为了效果对比，创建一个不使用 “--link” 选项的普通业务容器

sudo docker run -d --name web-temp -P training/webapp python app.py

使用 docker exec -i -t 指令登录到 web-1（web-2/web-3 和 web-1 一样，不重复操作）和 web-temp 业务容器中，做如下四件事：

查询容器 IP 地址
执行 env | grep DB 命令
ping 数据库容器 IP 地址，即 172.17.0.9
ping 数据库容器名，即 postgre-db

最后的结果是：

web-1、web-2、web-3、web-temp 和 postgre-db 均由容器平台自动分配了内部 IP，地址段为 172.17.0.*
执行 env | grep DB 命令后，web-1、web-2、web-3 均能查询到 postgre-db 容器的信息，而 web-temp 则查询不到，这正是 “--link” 选项的结果

DB_NAME=/web1/db
DB_PORT_5432_TCP_ADDR=172.17.0.9
DB_PORT=tcp://172.17.0.9:5432
DB_PORT_5432_TCP=tcp://172.17.0.9:5432
DB_PORT_5432_TCP_PORT=5432
DB_PORT_5432_TCP_PROTO=tcp
DB_ENV_PG_VERSION=9.3

web-1、web-2、web-3、web-temp 都能 ping 通 postgre-db 容器 IP
web-1、web-2、web-3 能够 ping 通 postgre-db 容器名，web-temp 则不行

对于未创建关联，却能够通过内部 IP 成功互联的问题，在实际应用场景下，问题不大。内部 IP 属于基础设施层面的管理，而容器则处于租户层面，基于用户角色管控，租户只能获取自己容器的相关信息。当然，如果对于管理员“作恶”，那是另外一个范畴的问题了。后续专门会针对容器安全进行学习和整理，此处不再展开了。

Look，Docker！

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第一步，创建数据库容器

第二步，创建业务容器，并链接到该数据库容器中

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