Docker容器：网络模式与资源控制

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信

Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器

端口映射：

在启动容器的时候，如果不指定对应的端口，在容器外是无法通过网络来访问容器内的服务

端口映射机制将容器内的服务提供给外部网络访问，实质上就是将宿主机的端口映射到容器中，使得外部网络访问宿主机的端口便可访问容器内的服务

docker run -d --name test1 -P nginx	          #随机映射端口（从32768开始）
docker run -d --name test2 -p 9999:80 nginx	  #指定映射端口

docker ps -a   #查看当前所有的容器

浏览器访问：http://172.16.12.12:32768 和 http://172.16.12.12:9999

#查看容器的输出和日志信息
格式：docker logs 容器的ID/名称
如：docker logs test1

#使用 docker run -p 时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能
iptables -t nat -vnL

2、Docker 网络模式概述

Docker 提供了多种网络模式，用于在容器间和容器与外部网络之间建立通信。这些网络模式可以根据实际需求选择，下面是一些常见的 Docker 网络模式

2.1 Host 模式

相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址
Docker使用了Linux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
解决了ip地址不固定的情况

优点：

① 性能优势：由于容器与宿主机共享网络栈，因此在host网络模式下，容器之间的通信不需要经过网络地址转换（NAT），可以提高网络性能

② 简化网络配置：使用host网络模式可以简化网络配置，容器可以直接访问宿主机上的所有网络服务，无需进行端口映射

③ 高吞吐量：由于容器直接使用宿主机的网络接口，可以获得更高的网络吞吐量，适用于对网络性能要求较高的场景

缺点：

① 安全性：由于容器与宿主机共享网络栈，容器之间的隔离性降低，可能会增加一定的安全风险，特别是在多租户环境中

② 端口冲突：在host网络模式下，容器与宿主机共享相同的网络接口，可能会导致端口冲突，需要谨慎管理端口使用

③ 不适用于多主机环境：host网络模式适用于单个主机上的容器，不适用于跨主机通信的场景

2.2 Container 模式

这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围（端口不能一致）等
同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信

优点：

① 容器之间共享同一个网络命名空间，可以直接进行网络通信，无需通过网络层进行路由，提高了网络通信的效率

② 可以方便地实现容器之间的私有网络，适用于需要高度互联的容器组

③ 可以更好地控制容器之间的通信，增强了网络安全性

缺点：

① 容器之间共享网络命名空间，可能会导致网络隔离性不足，容器之间的通信可能会相互影响

② 不适合需要完全隔离的场景，因为容器共享网络命名空间，可能会导致安全性问题

③ 可能会增加网络配置和管理的复杂性，特别是在大规模部署时

2.3 None 模式

该模式关闭了容器的网络功能
使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。需要我们自己为Docker容器添加网卡、配置IP等
这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。 none模式可以在容器创建时通过–network=none来指定。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性
可以安全的储存数据，不会被攻击，可以用来当个仓库

优点：

① 提供了最高级别的隔离性，适用于一些需要完全隔离的场景，如测试隔离性等。

② 可以防止容器与外部网络发生意外的通信，增强了安全性。

缺点：

① 容器无法与外部网络通信，除非手动配置网络连接或使用其他通信方式，这可能增加了管理和配置的复杂性。

② 不适合一般应用场景，因为容器无法访问外部资源，如互联网或其他容器服务。

2.4 Bridge 模式

此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主之间的关联
当Docker进程启动时，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
从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备，Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为eth0（容器的网卡），另一端放在主机中，以vethxxx这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过brctl show命令查看
bridge模式是docker的默认网络模式，不写–net参数，就是bridge模式。使用docker run -p时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL查看

优点：

① 桥接网络模式是默认的网络模式，易于使用和管理。

② 提供了一定程度的网络隔离，容器之间默认无法直接通信，增强了安全性。

③ 允许容器使用NAT（网络地址转换）来访问外部网络，同时也支持端口映射，方便从外部访问容器内的服务。

缺点：

① 需要进行端口映射才能从外部访问容器内的服务，可能会增加管理复杂性。

② 容器之间的通信需要通过桥接网络，可能会影响性能，尤其在大规模部署时。

2.5 自定义网络（user-defined network）

创建自定义的网络模式来满足特定的网络需求。自定义网络模式可以帮助您更好地管理容器之间的通信和隔离

优点：

① 隔离性：自定义网络模式可以帮助实现容器之间的隔离，使它们可以在独立的网络环境中运行

② 灵活性：通过自定义网络模式，您可以根据应用程序需求定制网络配置，实现更灵活的网络管理

③ 安全性：自定义网络模式可以帮助您更好地控制容器之间的通信，提高网络安全性

④ 性能：自定义网络模式可以优化容器之间的通信性能，减少不必要的网络开销

缺点：

① 需要用户自行创建和配置网络，可能增加管理复杂性

3、配置 docker 网络模式

使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式

host模式	--net=host	容器和宿主机共享Network namespace
container模式	--net=container:NAME_or_ID	多个容器共享一个Network namespace
none模式	--net=none	容器有独立的Network namespace，但并没有对其进行任何网络设置，如分配veth pair 和网桥连接，配置IP等。
bridge模式	--net=bridge	默认为该模式，可省略

3.1 查看网络基础命令

3.1.1 查看 docker 网络列表

安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host

#查看docker网络列表
docker network ls 或 docker network list

3.1.2 搜索指定网络模式的容器

格式：docker ps --filter "network=网络模式"   或者  docker network ls|grep 网络模式
#如：docker ps --filter "network=bridge"  #搜索bridge模式的容器
#如：docker network ls|grep bridge