docker network

Posted 2021-08-28 穷少年

文章目录

• docker network是什么
• docker的网络实现
• • 1. 默认网络（docker0）
  • 2. host网络模式
  • 3. bridge网络模式（重点）
  • docker overlay模式
• docker network指令
• 自定义网络
• • 自定义网络（案例）
  • docker自定义网络搭建redis集群
• --link（容器互联）
• • 测试
  • 结论：
  • 建议：
• 参考文章

docker network是什么

容器网络实质上也是由Docker为应用程序所创造的虚拟环境的一部分，它能让应用从宿主机操作系统的网络环境中独立出来，形成容器自有的网络设备、IP协议栈、端口套接字、IP路由表、防火墙等等与网络相关的模块。

Docker网络中有三个核心概念：沙盒（Sandbox）、网络（Network）、端点（Endpoint）。

• 沙盒，提供了容器的虚拟网络栈，也即端口套接字、IP路由表、防火墙等内容。隔离容器网络与宿主机网络，形成了完全独立的容器网络环境。
• 网络，可以理解为Docker内部的虚拟子网，网络内的参与者相互可见并能够进行通讯。Docker的虚拟网络和宿主机网络是存在隔离关系的，其目的主要是形成容器间的安全通讯环境。
• 端点，位于容器或网络隔离墙之上的洞，主要目的是形成一个可以控制的突破封闭的网络环境的出入口。当容器的端点与网络的端点形成配对后，就如同在这两者之间搭建了桥梁，便能够进行数据传输了。
  这三者形成Docker网络核心模型，也就是容器网络模型（Container Network Model）。

docker的网络实现

容器网络模型为容器引擎提供了一套标准的网络对接范式，Docker中，实现这套范式的是Docker所封装的libnetwork模块。

Docker官方提供了五种Docker网络驱动，分别是：Bridge Driver、Host Driver、Overlay Driver、MacLan Driver、None Driver。Bridge和 Overlay在开发中使用频率较高。

网络模式	简介
host（主机模式）	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
bridge（桥梁模式）	相当于Vmware中的Nat模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡（默认模式）。
overlay（覆盖模式）	Overlay网络是指在不改变现有网络基础设施的前提下，通过某种约定通信协议，把二层报文封装在IP报文之上的新的数据格式。
container（容器模式）	在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。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。
none（无网络模式）	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，在以下两种情况下是有用的：容器并不需要网络（例如只需要写磁盘卷的批处理任务）。

1. 默认网络（docker0）

当你安装Docker时，它会自动创建三个网络。你可以使用以下docker network ls命令列出这些网络：

Docker内置这三个网络，运行容器时，你可以使用该–network标志来指定容器应连接到哪些网络。

该bridge网络代表docker0所有Docker安装中存在的网络。除非你使用该docker run --network=选项指定，否则Docker守护程序默认将容器连接到此网络。

2. host网络模式

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。

众所周知，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。

3. bridge网络模式（重点）

相当于Vmware中的Nat模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡（默认模式）。通过docker0网桥以及Iptables nat表配置与宿主机通信；bridge模式是Docker默认的网络设置，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上。下面着重介绍一下此模式。

Docker 默认的 bridge 网络是不支持通过 Docker DNS 服务进行域名解析的，自定义桥接网络是可以的。

Bridge模式的拓扑

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。接下来就要为容器分配IP了，Docker会从RFC1918所定义的私有IP网段中，选择一个和宿主机不同的IP地址和子网分配给docker0，连接到docker0的容器就从这个子网中选择一个未占用的IP使用。如一般Docker会使用172.17.0.0/16这个网段，并将172.17.0.1/16分配给docker0网桥（在主机上使用ifconfig命令是可以看到docker0的，可以认为它是网桥的管理接口，在宿主机上作为一块虚拟网卡使用）。单机环境下的网络拓扑如下，主机地址为10.10.0.186/24。

Docker完成以上网络配置的过程大致是这样的：

（1）在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。
（2）Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为eth0。另一端放在主机中，以veth65f9这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中
（3）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。

docker overlay模式

Overlay网络是指在不改变现有网络基础设施的前提下，通过某种约定通信协议，把二层报文封装在IP报文之上的新的数据格式。这样不但能够充分利用成熟的IP路由协议进程数据分发；而且在Overlay技术中采用扩展的隔离标识位数，能够突破VLAN的4000数量限制支持高达16M的用户，并在必要时可将广播流量转化为组播流量，避免广播数据泛滥。

因此，Overlay网络实际上是目前最主流的容器跨节点数据传输和路由方案。

要想使用Docker原生Overlay网络，需要满足下列任意条件

• Docker 运行在Swarm
• 使用键值存储的Docker主机集群

docker network指令

通过docker network指令，可以方便的管理docker服务器上的网络

docker network inspect			 # 根据网络的ID展示网络的详细信息
docker network ls				 # 展示所有的网络，以列表形式
docker network create			 # 创建一个自定义网络
docker network connect			 # 连接一个容器到指定网络上
docker network disconnect 		 # 让一个容器从指定网络上断开
docker network prune			 # 删除所有未使用的网络
docker network rm 				 # 根据网络的ID，删除一个或多个网络

自定义网络

1. 自动DNS解析容器名称到IP地址，例如我们连接mysql服务器时，可以通过容器名:端口的形式，拼接url
2. 方便管理，在同一网络下的主机可以相互连通

自定义网络（案例）

• 创建一个自定义网络，subnet参数指定网络的范围以及网络前缀，--bridge指定网络的类型，--gateway指定当前网络的网关地址
  

• 查看网络详情
  

• 启动一个tomcat服务器，通过--network在启动时连接至自定义网络-
  我们启动完成后，发现tomcat已经连接至自定义网络
  

• 启动一个centos系统 ，连接至自定义网络，以交互的方式启动，ping一下tomcat看能否ping通
  
  我们发现，在同一网络下，两个容器之间可以相互访问

docker自定义网络搭建redis集群

• 创建一个redis-net（自定义网络）
  

• 按照下面的配置启动6个redis容器
  
  按照下面的命令依次运行
  
  启动成功
  
  查看redis-net网络详情，可以看出所有的redis容器都已经连接至一个网络
  

• 进入任意redis容器内，使用redis-cli搭建集群，如下所示，可见集群已经搭建成功，注意：最好使用每个容器的IP进行搭建，如果使用容器名，会出现映射不成功的错误
  

–link（容器互联）

在容器运行启动的时候，通过--link参数可以指定容器之间相互绑定，以达到容器之间的项目访问
其实原理就是在/etc/hosts里面添加了一个alias的名称。

测试

1.启动两个容器，进行测试

# 启动第一个容器
docker run -d --name tomcat1 tomcat
# 启动第二个容器
docker run -d --name tomcat2 tomcat

2.任意进入一个tomcat容器内部，去ping另一个tomcat容器，发现ping不通

3.我们再启动一个tomcat03,使用–link参数链接到tomcat01,tomcat02

4.我们进入tomcat03容器内部，去pingtomcat01或tomcat02，发现tomcat03可以直接通过容器名访问其它两个容器

5.查看tomcat03的/etc/hosts文件，发现，其实是做了一个域名映射

结论：

1. 两个容器间互相通信使用–link，可以实现互通。

2. docker0 不支持容器名连接访问。

建议：

docker官方已不推荐使用docker run --link来链接2个容器互相通信，随后的版本中会删除–link，但了解其原理，对如何使2个容器之间互相通信还是有帮助。

参考文章

1. Docker网络详解——原理篇
2. 花了三天时间终于搞懂 Docker 网络了
3. 「Docker」 - 容器网络