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Docker网络(五)–技术流ken

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

 

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:

 

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:

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

 

 

容器要使用新的网络,需要在启动时通过 --network 指定:

 

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。

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:

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:

 

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

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。

 

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:

 

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

 

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

 

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:

外部世界访问容器:

即端口映射详情参考我之前的文章《Docker端口映射及创建镜像演示(二)–技术流ken

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