容器网络配置

于 2022-08-10 11:04:50 发布
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文章标签： 网络 docker 容器
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docker容器网络

docker的4种网络模式

网络模式配置说明
host–network host容器和宿主机共享Network namespace
container–network container:NAME_OR_ID容器和另外一个容器共享Network namespace
none–network 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–network bridge默认模式
在这里插入图片描述

bridge模式

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–network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。
bridge模式如下图所示：
在这里插入图片描述

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通过直接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。

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。

container模式如下图所示：
在这里插入图片描述

host模式

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。但是，容器的其他方面，如文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的。

使用host模式的容器可以直接使用宿主机的IP地址与外界通信，容器内部的服务端口也可以使用宿主机的端口，不需要进行NAT，host最大的优势就是网络性能比较好，但是docker host上已经使用的端口就不能再用了，网络的隔离性不好。

Host模式如下图所示：
在这里插入图片描述

none模式

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。

应用场景：

  • 启动一个容器处理数据，比如转换数据格式
  • 一些后台的计算和处理任务

none模式如下图所示：
在这里插入图片描述

docker容器网络配置

Linux内核实现名称空间的创建

ip netns命令

可以借助ip netns命令来完成对 Network Namespace 的各种操作。ip netns命令来自于iproute安装包，一般系统会默认安装，如果没有的话，请自行安装。

注意：ip netns命令修改网络配置时需要 sudo 权限。

可以通过ip netns命令完成对Network Namespace 的相关操作，可以通过ip netns help查看命令帮助信息：

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage:	ip netns list
	ip netns add NAME
	ip netns attach NAME PID
	ip netns set NAME NETNSID
	ip [-all] netns delete [NAME]
	ip netns identify [PID]
	ip netns pids NAME
	ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
	ip netns monitor
	ip netns list-id [target-nsid POSITIVE-INT] [nsid POSITIVE-INT]
NETNSID := auto | POSITIVE-INT

默认情况下，Linux系统中是没有任何 Network Namespace的，所以ip netns list命令不会返回任何信息。

创建Network Namespace

通过命令创建一个名为ns0的命名空间：

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0

新创建的 Network Namespace 会出现在/var/run/netns/目录下。如果相同名字的 namespace 已经存在，命令会报Cannot create namespace file “/var/run/netns/ns0”: File exists的错误。

[root@localhost ~]# ls /var/run/netns/
ns0
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists

对于每个 Network Namespace 来说，它会有自己独立的网卡、路由表、ARP 表、iptables 等和网络相关的资源。

操作Network Namespace

ip命令提供了ip netns exec子命令可以在对应的 Network Namespace 中执行命令。

查看新创建 Network Namespace 的网卡信息

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip addr
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

可以看到，新创建的Network Namespace中会默认创建一个lo回环网卡，此时网卡处于关闭状态。此时，尝试去 ping 该lo回环网卡，会提示Network is unreachable

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
connect: Network is unreachable

通过下面的命令启用lo回环网卡：

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set lo up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
PING 127.0.0.1 (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.020 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.054 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.052 ms

转移设备

我们可以在不同的 Network Namespace 之间转移设备（如veth）。由于一个设备只能属于一个 Network Namespace ，所以转移后在这个 Network Namespace 内就看不到这个设备了。

其中，veth设备属于可转移设备，而很多其它设备（如lo、vxlan、ppp、bridge等）是不可以转移的。

veth pair

veth pair 全称是 Virtual Ethernet Pair，是一个成对的端口，所有从这对端口一 端进入的数据包都将从另一端出来，反之也是一样。
引入veth pair是为了在不同的 Network Namespace 直接进行通信，利用它可以直接将两个 Network Namespace 连接起来。
在这里插入图片描述

创建veth pair

[root@localhost ~]# ip link add type veth
[root@localhost ~]# ip a
3: veth0@veth1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 86:67:f0:52:45:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: veth1@veth0: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 62:5d:18:07:4d:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

可以看到，此时系统中新增了一对veth pair，将veth0和veth1两个虚拟网卡连接了起来，此时这对 veth pair 处于”未启用“状态。

实现Network Namespace间通信

下面我们利用veth pair实现两个不同的 Network Namespace 之间的通信。刚才我们已经创建了一个名为ns0的 Network Namespace，下面再创建一个信息Network Namespace，命名为ns1

[root@localhost ~]# ip netns add ns1
[root@localhost ~]# ip netns list
ns1
ns0

然后我们将veth0加入到ns0，将veth1加入到ns1

[root@localhost ~]# ip link set veth0 netns ns0
[root@localhost ~]# ip link set veth1 netns ns1

然后我们分别为这对veth pair配置上ip地址，并启用它们

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip addr add 192.168.58.10/24 dev veth0
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip link set lo up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip link set veth1 up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.58.11/24 dev veth1

查看这对veth pair的状态

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip a
3: veth0@if4: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 86:67:f0:52:45:ae brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns1
    inet 192.168.58.10/24 scope global veth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::8467:f0ff:fe52:45ae/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip a
4: veth1@if3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether 62:5d:18:07:4d:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns0
    inet 192.168.58.11/24 scope global veth1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::605d:18ff:fe07:4d0b/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

从上面可以看出，我们已经成功启用了这个veth pair，并为每个veth设备分配了对应的ip地址。我们尝试在ns1中访问ns0中的ip地址：

[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ping 192.168.58.10
PING 192.168.58.10 (192.168.58.10) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.58.10: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.032 ms
64 bytes from 192.168.58.10: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.029 ms

可以看到，veth pair成功实现了两个不同Network Namespace之间的网络交互。

veth设备重命名

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 down
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set dev veth0 name eth0
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ifconfig -a
eth0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.58.10  netmask 255.255.255.0  broadcast 0.0.0.0
        ether 86:67:f0:52:45:ae  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 16  bytes 1216 (1.1 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 16  bytes 1216 (1.1 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set eth0 up

四种网络模式配置

bridge模式配置

[root@localhost ~]# docker pull busybox
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/busybox
5cc84ad355aa: Pull complete 
Digest: sha256:5acba83a746c7608ed544dc1533b87c737a0b0fb730301639a0179f9344b1678
Status: Downloaded newer image for busybox:latest
docker.io/library/busybox:latest
[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --rm busybox
/ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:02  
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:15 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:1158 (1.1 KiB)  TX bytes:0 (0.0 B)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)
//在创建容器时添加--network bridge与不加--network选项效果是一致的
[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --network bridge --rm busybox
/ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:02  
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:696 (696.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B

none模式配置

[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --network none --rm busybox
/ # ifconfig
lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

container模式配置

启动第一个容器

[root@localhost ~]# docker run -it --name b1 --rm busybox
/ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:02  
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:696 (696.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

启动第二个容器

[root@localhost ~]# docker run -it --name b2 --rm busybox
/ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:03  
          inet addr:172.17.0.3  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:6 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:516 (516.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

可以看到名为b2的容器IP地址是10.0.0.3，与第一个容器的IP地址不是一样的，也就是说并没有共享网络，此时如果我们将第二个容器的启动方式改变一下，就可以使名为b2的容器IP与B1容器IP一致，也即共享IP，但不共享文件系统。

[root@localhost ~]# docker run -it --name b2 --rm --network container:b1 busybox
/ # ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:02  
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:976 (976.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

此时我们在b1容器上创建一个目录

/ # mkdir /tmp/data
/ # ls /tmp
data

到b2容器上检查/tmp目录会发现并没有这个目录，因为文件系统是处于隔离状态，仅仅是共享了网络而已。

/ # ls /tmp
/ #

在b2容器上部署一个站点

/ # echo 'hello world' > /tmp/index.html
/ # ls /tmp/
index.html
/ # httpd -h /tmp
/ # netstat -antl
Active Internet connections (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       
tcp        0      0 :::80                   :::*                    LISTEN

在b1容器上用本地地址去访问此站点

/ # wget -O - -q 127.0.0.1:80
hello world

由此可见，container模式下的容器间关系就相当于一台主机上的两个不同进程

host模式配置

启动容器时直接指明模式为host

[root@localhost ~]# docker run -it --name b2 --rm --network host busybox
/ # ifconfig
docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:6D:5F:F1:5D  
          inet addr:172.17.0.1  Bcast:172.17.255.255  Mask:255.255.0.0
          inet6 addr: fe80::42:6dff:fe5f:f15d/64 Scope:Link
          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:16 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:1292 (1.2 KiB)

ens160    Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:79:1A:87  
          inet addr:192.168.58.130  Bcast:192.168.58.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::20c:29ff:fe79:1a87/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:5099 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:3189 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:1695009 (1.6 MiB)  TX bytes:313681 (306.3 KiB)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

此时如果我们在这个容器中启动一个http站点，我们就可以直接用宿主机的IP直接在浏览器中访问这个容器中的站点了。

容器的常用操作

查看容器的主机名

[root@localhost ~]# docker run -it --name t2 --network bridge --rm busybox
/ # hostname
5c4462ae2787

在容器启动时注入主机名

[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --network bridge --hostname hello --rm busybox
/ # hostname
hello
/ # cat /etc/hosts
127.0.0.1	localhost
::1	localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0	ip6-localnet
ff00::0	ip6-mcastprefix
ff02::1	ip6-allnodes
ff02::2	ip6-allrouters
172.17.0.2	hello   //注入主机名时会自动创建主机名到IP的映射关系
/ # cat /etc/resolv.conf 
# Generated by NetworkManager
search localdomain
nameserver 192.168.58.2   //DNS也会自动配置为宿主机的DNS
/ # ping www.baidu.com
PING www.baidu.com (182.61.200.6): 56 data bytes
64 bytes from 182.61.200.6: seq=0 ttl=127 time=23.536 ms
64 bytes from 182.61.200.6: seq=1 ttl=127 time=24.756 ms

手动指定容器要使用的DNS

[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --network bridge --hostname hello --dns 114.114.114.114 --rm busybox
/ # cat /etc/resolv.conf 
search localdomain
nameserver 114.114.114.114
/ # nslookup -type=a www.baidu.com
Server:		114.114.114.114
Address:	114.114.114.114:53

Non-authoritative answer:
www.baidu.com	canonical name = www.a.shifen.com
Name:	www.a.shifen.com
Address: 182.61.200.7
Name:	www.a.shifen.com
Address: 182.61.200.6

手动往/etc/hosts文件中注入主机名到IP地址的映射

[root@localhost ~]# docker run -it --name t1 --network bridge --hostname hello --add-host www.a.com:1.1.1.1 --rm busybox
/ # cat /etc/hosts
127.0.0.1	localhost
::1	localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0	ip6-localnet
ff00::0	ip6-mcastprefix
ff02::1	ip6-allnodes
ff02::2	ip6-allrouters
1.1.1.1	www.a.com
172.17.0.2	hello
lang212
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