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Docker网络

Docker网络

作者: WickJohn | 来源:发表于2019-08-16 11:45 被阅读0次

    本章内容

    1.dokcer默认自带的几种网络介绍

    2. 自定义网络

    3. 容器间通信

    4. 容器与外界交互

    docker网络分为单个主机上的容器网络和多个主机上的哇网络，本文主要讲解单个主机上的容器网络。

    Docker的四种网络模式

    一. bridge模式

    docker网络隔离基于网络命名空间，在物理机上创建docker容器时会为每一个docker容器分配网络命名空间，并且把容器IP桥接到物理机的虚拟网桥上。

    二. none模式

    此模式下创建容器是不会为容器配置任何网络参数的，如：容器网卡、IP、通信路由等，全部需要自己去配置。

    三. host模式

    此模式创建的容器没有自己独立的网络命名空间，是和物理机共享一个Network Namespace，并且共享物理机的所有端口与IP，并且这个模式认为是不安全的。

    四. container模式

    此模式和host模式很类似，只是此模式创建容器共享的是其他容器的IP和端口而不是物理机，此模式容器自身是不会配置网络和端口，创建此模式容器进去后，你会发现里边的IP是你所指定的那个容器IP并且端口也是共享的，而且其它还是互相隔离的，如进程等。

    1. dokcer默认自带的几种网络介绍

    一、none

    二、host

    三、bridge

    可以使用如下命令进行查看

    [root@ken1 ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
d8cf2efc8881        bridge              bridge              local
2fb7c9abfab5        host                host                local
d300d17755a4        none                null                local

    一、none网络

    none网络没有网络，只有lo即本地地址，没有任何的网卡。创建容器时可以使用–network=none来指定none网络：

    [root@ken1 ~]# docker run --network=none -it busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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

    none网络的应用场景主要是用于对于安全性要求比较高的场景。

    二、host网络

    连接到host的网络的容器共享主机的网络栈，容器的网络配置与宿主机完全一样，创建容器时可以通过–network=host指定使用host网络：

    [root@ken1 ~]# docker run --network=host -it busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2d:5b:b8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.2/24 brd 172.20.10.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 2408:84e1:41:da2a:20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope global dynamic 
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue qlen 1000
    link/ether 52:54:00:da:70:83 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 qlen 1000
    link/ether 52:54:00:da:70:83 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:59:83:33:89 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::42:59ff:fe83:3389/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
35: vetha2d50be@if34: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 
    link/ether 3e:ba:6b:44:3a:e6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::3cba:6bff:fe44:3ae6/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever</pre>

    并且hostname也是宿主机的

    / # hostname
ken1

    直接使用主机的网络最大的好处就是性能，如果容器对网络传输效率有较高的要求，则可以选择宿主机的网络。但是需要考虑端口冲突的问题，宿主机已经使用的端口就不能再用了。

    三、bridge网络

    docker安装时会创建一个docker0的linux brdge。如果不指定–network,创建的容器more都会挂到docker0上：

    [root@ken1 ~]# brctl show 
bridge name    bridge id        STP enabled    interfaces
docker0        8000.024259833389    no        
virbr0        8000.525400da7083    yes        virbr0-nic

    当前的docker0上interfaces处没有任何其他的网络设备，我们创建一个容器看看有什么变化：

    [root@ken1 ~]# docker run -it busybox
/ #

[root@ken1 ~]# brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
docker0 8000.024259833389 no vethca1bd59
virbr0 8000.525400da7083 yes virbr0-nic

    再来看一下网卡信息

    [root@ken1 ~]# 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: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:2d:5b:b8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.20.10.2/24 brd 172.20.10.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 2408:84e1:41:da2a:20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope global mngtmpaddr dynamic 
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fe2d:5bb8/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: virbr0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:da:70:83 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.122.1/24 brd 192.168.122.255 scope global virbr0
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: virbr0-nic: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc pfifo_fast master virbr0 state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:da:70:83 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:59:83:33:89 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::42:59ff:fe83:3389/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
41: vethca1bd59@if40: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether ca:82:1f:2a:2a:3d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet6 fe80::c882:1fff:fe2a:2a3d/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

    使用ip a可以发现我们每启动一个容器相关的网卡信息也都会显示出来。

    我们启动了一个容器，产生了一个新的网络接口vethca1bd59被挂到了docker0上，vethca1bd59就是新创建容器的虚拟网卡。下面看一下容器的网络配置：

    [root@ken1 ~]# docker run -it busybox
/ # 
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
40: eth0@if41: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:ac:11:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.3/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

    容器有一个网卡eth0@if41，实际上eth0@if41和vethccd6a69是一对veth pair。veth pair是一种成对出现的椰树网络设备，可以把它想象成一根虚拟网线连接起来的一对网卡，网卡的一头（eth0@if41）在容器中，另一头（vethca1bd59）挂在docker0上，其效果就是将eth0@if41也挂在了docker0上。

    可以看到eth0@if41已经配置开了IP 172.17.0.3，那为什么会是这个网段那？可以通过如下的命令查看网络的配置信息：

    [root@ken1 ~]# docker network inspect bridge
[
    {
        "Name": "bridge",
        "Id": "d8cf2efc88817902c3a1c8fff7adb22194ee3c78a427bda5b0543987c1db1bd7",
        "Created": "2019-01-26T20:27:17.164824695+08:00",
        "Scope": "local",
        "Driver": "bridge",
        "EnableIPv6": false,
        "IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.17.0.0/16",
                    "Gateway": "172.17.0.1"
                }

    原来beidge网络配置的subnet就是172.17.0.0/16,并且网关是172.17.0.1，其实这个网关就是docker0.

    容器创建时，docker会自动从172.17.0.0/16中分配一个IP。

    2. 自定义网络

    除了none,host,bridge这三个自动创建的网络，用户也可以根据业务需要创建 user-defined 网络。

    Docker 提供三种 user-defined 网络驱动：bridge, overlay 和 macvlan。overlay 和 macvlan 用于创建跨主机的网络，后面单独讨论。

    我们可通过 bridge 驱动创建类似前面默认的 bridge 网络，例如：

    image

    image

    新增了一个网桥 br-e2e6bf5189a6，这里 br-e2e6bf5189a6 正好新建 bridge 网络ken 的短 id。执行 docker network inspect 查看一下 my_net 的配置信息：

    image

    image

    这里 172.19.0.0/16 是 Docker 自动分配的 IP 网段。

    我们可以自己指定 IP 网段吗？
    答案是：可以。

    只需在创建网段时指定 --subnet 和 --gateway参数：

    [root@ken1 ~]# docker network  create --driver bridge --subnet 172.21.0.0/16 
--gateway 172.21.0.1 ken3

    查看网络

    image

    image

    容器要使用新的网络，需要在启动时通过 --network 指定：

    image

    image

    到目前为止，容器的 IP 都是 docker 自动从 subnet 中分配，我们能否指定一个静态 IP 呢？

    答案是：可以，通过--ip指定。

    image

    image

    注：只有使用 --subnet 创建的网络才能指定静态 IP。

    3. 容器间通信

    容器之间可通过 IP，Docker DNS Server 或 joined 容器三种方式通信。

    我们接下来启动两个容器并且指定同一个网络验证是否可以通信：

    image

    image

    可见同一网络中的容器、网关之间都是可以通信的。

    再ping一个不是同一个网段 的容器：

    image

    image

    显然是不能通信的，那如何实现不同网段之间的容器间的通信那？

    答案是：为 另外一个 容器添加一块 ken3的网卡。这个可以通过docker network connect 命令实现。

    [root@ken1 ~]# docker network connect ken3 dc4c1258f267

    查看网络信息

    image

    image

    容器中增加了一块网卡eth1,分配了ken3的IP，现在两个容器之间就可以访问了。

    从上面的列子可以得出这样一个结论：两个容器要能通信，必须要有属于同一个网络的网卡。

    满足这个条件后，容器就可以通过 IP 交互了。具体做法是在容器创建时通过 --network 指定相应的网络，或者通过 docker network connect 将现有容器加入到指定网络。

    Docker DNS Server

    通过 IP 访问容器虽然满足了通信的需求，但还是不够灵活。因为我们在部署应用之前可能无法确定 IP，部署之后再指定要访问的 IP 会比较麻烦。对于这个问题，可以通过 docker 自带的 DNS 服务解决。

    从 Docker 1.10 版本开始，docker daemon 实现了一个内嵌的 DNS server，使容器可以直接通过“容器名”通信。方法很简单，只要在启动时用 --name 为容器命名就可以了。

    image image

    使用 docker DNS 有个限制：只能在 user-defined 网络中使用。也就是说，默认的 bridge 网络是无法使用 DNS 的。下面验证一下：

    image

    image

    joined容器

    joined 容器是另一种实现容器间通信的方式。

    joined 容器非常特别，它可以使两个或多个容器共享一个网络栈，共享网卡和配置信息，joined 容器之间可以通过 127.0.0.1 直接通信。请看下面的例子：

    先创建一个 busybox 容器，名字为 web1。

    [root@ken1 ~]# docker run --rm -it --name=web1 busybox
/ #

    查看信息

    image

    image

    然后创建 busybox 容器并通过 --network=container:web1 指定 jointed 容器为 web1：

    image

    image

    看！busybox 和 web1 的网卡 mac 地址与 IP 完全一样，它们共享了相同的网络栈。busybox 可以直接用 127.0.0.1 访问 web1。

    joined 容器非常适合以下场景：

    1. 不同容器中的程序希望通过 loopback 高效快速地通信，比如 web server 与 app server。
    2. 希望监控其他容器的网络流量，比如运行在独立容器中的网络监控程序。

    4. 容器与外界交互

    容器访问外部世界：

    只要宿主机可以访问外网，默认容器是可以访问外网的：

    image

    image

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