Docker-学习总结（原生网络、自定义网络、同一主机不同容器通信、跨主机不同容器通信）

原创 于 2020-02-14 04:31:43 发布 · 883 阅读 · 2 ·
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本文介绍了Docker的原生网络模式，包括bridge、host和none模式，详细讲解了原生bridge模式的工作原理及IP地址分配。此外，还探讨了自定义网络的创建和配置，特别是自定义bridge模式的特点。对于容器通信，文章讨论了如何实现同一主机上不同网段容器的通信、joined容器和链接容器的概念。最后，深入分析了跨主机容器网络通信，包括Docker的overlay和macvlan解决方案，并介绍了Macvlan的优缺点及其实践方式。

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文章目录

一些其他概念

  • veth-pair：就是一对的虚拟设备接口；它常常充当着一个桥梁，连接着各种虚拟网络设备，典型的例子像“两个 namespace 之间的连接”，“Bridge、OVS 之间的连接”，“Docker 容器之间的连接” 等等
    网络栈：包括了所有网络底层接口、在其上配置接口的数据链路和网络设备之间的相互关系
  • 网卡混杂模式：【Promiscuous Mode】指一台机器能够接收所有经过它的数据流，而不论其目的地址是否是他。是相对于通常模式（又称“非混杂模式”）而言的。
  • 网卡子接口：【sub-interface】是通过协议和技术将一个物理接口【interface】虚拟出来的多个逻辑接口。相对子接口而言，这个物理接口称为主接口。每个子接口从功能、作用上来说，与每个物理接口是没有任何区别的，它的出现打破了每个设备存在物理接口数量有限的局限性。在路由器中，一个子接口的取值范围是0~4096个，当然受主接口物理性能限制，实际中并无法完全达到4096个，数量越多，各子接口性能越差。

原生网络

概念

  • 模式：docker在安装完成后的默认3种模式（bridge、host、none）
  • docker0：当Docker server启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上；虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中；docker0的IP地址为172.12.0.1
[root@docker_node1 ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
ec3cb1ba1836        bridge              bridge              local
a59f9b8833dd        host                host                local
63606b4045c6        none                null                local
#原生网络的三种模式

[root@docker_node1 ~]# ifconfig
……
docker0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 172.17.0.1  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255
        inet6 fe80::42:ff:fe28:f098  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 02:42:00:28:f0:98  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 115  bytes 17106 (16.7 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 199  bytes 15813 (15.4 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
……
#docker0显示

原生bridge模式

  • 默认模式：在创建容器时，如果不设置网络模式，默认分配为birdge模式。
  • 网络模式：此模式会为每一个容器自动分配、设置IP地址等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及Iptables nat表配置与宿主机通信
  • 内核地址转换：容器访问外网，注意开启内核地址转换功能
  • IP地址分配：默认情况下，IP地址是自动增加的，从172.17.0.1后开始，依次递增增加
    在这里插入图片描述
[root@docker_node1 ~]# docker run -d --name vm1 nginx
[root@docker_node1 ~]# docker run -d --name vm2 game2048
[root@docker_node1 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
e60d1d3f4885        game2048            "/bin/sh -c 'sed -i …"   21 minutes ago      Up 21 minutes       80/tcp, 443/tcp     vm2
29f238052aeb        nginx               "nginx -g 'daemon of…"   26 minutes ago      Up 26 minutes       80/tcp              vm1
[root@docker_node1 ~]# brctl show
bridge name			bridge id				STP enabled			interfaces
docker0				8000.02420028f098			no				veth1a18ccd
																veth6d42a11
#默认方式创建了2个容器，显示2个veth桥接在docker0上

[root@docker_node1 ~]# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
0
#查看核心转换功能
[root@docker_node1 ~]# echo 1 >  /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
#临时开启核心IP地址转换功能
[root@docker_node1 ~]# docker run -it --rm --name vm3 ubuntu
root@942eb994347a:/# ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (220.181.38.149) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 220.181.38.149: icmp_seq=1 ttl=127 time=36.5 ms
64 bytes from 220.181.38.149: icmp_seq=2 ttl=127 time=36.1 ms
^C
--- www.a.shifen.com ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1001ms
rtt min/avg/max/mdev = 36.172/36.361/36.551/0.268 ms
#建立的临时容器ubuntu可以ping通过百度

host模式

  • 网络模式：容器与宿主机使用同一块网卡，处在同一个网络栈中，没有独立IP地址。通常Docker常见容器时会使用linux核心的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、Iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace，而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
    在这里插入图片描述
[root@docker_node1 opt]# ip addr
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 UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:7e:9f:aa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.27.21/24 brd 192.168.27.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::5054:ff:fe7e:9faa/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default 
    link/ether 02:42:00:28:f0:98 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:ff:fe28:f098/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@docker_node1 opt]# docker run -it --rm --name vm1 --network host ubuntu
root@docker_node1:/# ip addr
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 UP group default qlen 1000
    link/ether 52:54:00:7e:9f:aa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.27.21/24 brd 192.168.27.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::5054:ff:fe7e:9faa/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default 
    link/ether 02:42:00:28:f0:98 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:ff:fe28:f098/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
#host模式下，容器与宿主机使用同一块网卡。

none模式

  • 网络模式：该模式将容器放置在它自己的网络栈中，但是并不进行任何配置。实际上，该模式关闭了容器的网络功能，通常在容器并不需要网络的时候开启（例如只需要写磁盘卷的批处理任务），保证容器安全。
[root@docker_node1 ~]# docker run -it --rm --network none ubuntu
root@02be4bbd8be3:/# ip addr
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
#none禁用模式，只有本地回环接口

自定义网络

区分模式

  • 单机（单机）：bridge
  • 集群（跨主机）：overlay、macvlan

自定义bridge模式

  • 自定义与原生bridge的区别：
    • 自定义可以设置网络地址段的信息，如添加subnet、gateway
    • 通常只有设定了subnet、gateway的bridge网络模式，才可以给容器设置此地段的任意IP地址
    • 自定义bridge自带DNS解析（容器名与IP解析），可以通过容器名解析地址，方便使用
[root@docker_node1 ~]# docker network create --subnet 1.1.1.0/24 --gateway 1.1.1.1 vm_net1
ee40c815b17a61ba428c23358f894e35a4fdc412bd39524e9a08491902da6163
#创建1.1.1.0网段，网关为1.1.1.1的vm_net1网络
[root@docker_node1 ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
ec3cb1ba1836        bridge              bridge              local
a59f9b8833dd        host                host                local
63606b4045c6        none                null                local
ee40c815b17a        vm_net1             bridge              local
# 查看显示信息
[root@docker_node1 ~]# docker run -it --name vm1 --network vm_net1 --ip 1.1.1.100 ubuntu
root@c4a0a3de02e4:/# ip addr
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
100: eth0@if101: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:01:01:01:64 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 1.1.1.100/24 brd 1.1.1.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
root@c4a0a3de02e4:
#创建指定IP为1.1.1.100的容器vm1，临时退出
[root@docker_node1 ~]# docker run -it --name vm2 --network vm_net1  ubuntu
root@edd4dc4ac070:/# ping vm1
PING vm1 (1.1.1.100) 56(84) bytes of data.
64 bytes from vm1.vm_net1 (1.1.1.100): icmp_seq=1 ttl=64 time=21.4 ms
64 bytes from vm1.vm_net1 (1.1.1.100): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.058 ms
^C
--- vm1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1017ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.058/10.769/21.480/10.711 ms
#创建在同一网段的容器vm2，测试DNS解析，ping vm1，可以通

容器通信

同一主机，不同网段容器通信

  • 原因：正常情况下，不同网段的容器时不能通信的，因为不是桥接在同一块网卡
  • 实现方式：不同网段容器互通信方式，在容器中添加新的同一网段网卡
[root@docker_node1 ~]# docker network create --subnet 2.2.2.0/24 --gateway 2.2.2.1 vm_net2
d0d1fbfeb5795a637d5f0795c582d6134928ee42c8dfe5a6c755d91749530ad9
#添加新的网段
[root@docker_node1 ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
ec3cb1ba1836        bridge              bridge              local
a59f9b8833dd        host                host                local
63606b4045c6        none                null                local
ee40c815b17a        vm_net1             bridge              local
d0d1fbfeb579        vm_net2             bridge              local
#现在拥有vm_net1（1.1.1.0）和vm_net2(2.2.2.0)
[root@docker_node1 ~]# docker run -it --name vm2 --network vm_net2 --ip 2.2.2.200 ubuntu
root@6500bd9f67f2:/# ping vm1
ping: unknown host vm1
#无法识别vm1
root@6500bd9f67f2:/# ping 1.1.1.100
PING 1.1.1.100 (1.1.1.100) 56(84) bytes of data.
^C
--- 1.1.1.100 ping statistics ---
3 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 2010ms
#同时无法ping通vm1
root@6500bd9f67f2:/
#临时退出下
[root@docker_node1 ~]# docker network connect vm_net1 vm2
#给vm2添加vm_net1网段的网卡
[root@docker_node1 ~]# docker attach vm2
#重新连接容器vm2
root@6500bd9f67f2:/# ip addr
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
105: eth0@if106: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:02:02:02:c8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 2
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