docker部署Macvlan实现跨主机网络通信

Posted 2020-12-01

基本概念：

Macvlan工作原理：

• Macvlan是Linux内核支持的网络接口。要求的Linux内部版本是v3.9–3.19和4.0+；
• 通过为物理网卡创建Macvlan子接口，允许一块物理网卡拥有多个独立的MAC地址和IP地址。虚拟出来的子接口将直接暴露在相邻物理网络中。从外部看来，就像是把网线隔开多股，分别接受了不同的主机上一样；
• 物理网卡收到包后，会根据收到包的目的MAC地址判断这个包需要交给其中虚拟网卡。

当容器需要直连入物理网络时，可以使用Macvlan。Macvlan本身不创建网络，本质上首先使宿主机物理网卡工作在‘混杂模式’，这样物理网卡的MAC地址将会失效，所有二层网络中的流量物理网卡都能收到。接下来就是在这张物理网卡上创建虚拟网卡，并为虚拟网卡指定MAC地址，实现一卡多用，在物理网络看来，每张虚拟网卡都是一个单独的接口。

• 使用Macvlan需要注意以下几点：
• 容器直接连接物理网络，由物理网络负责分配IP地址，可能的结果是物理网络IP地址被耗尽，另一个后果是网络性能问题，物理网络中接入的主机变多，广播包占比快速升高而引起的网络性能下降问题；
• 宿主机上的某张网上需要工作在‘混乱模式’下；
• 前面说到，工作在混乱模式下的物理网卡，其MAC地址会失效，所以，此模式中运行的容器并不能与外网进行通信，但是不会影响宿主机与外网通信；
• 从长远来看bridge网络与overlay网络是更好的选择，原因就是虚拟网络应该与物理网络隔离而不是共享。

项目环境：

两台docker主机：（centos7）
docker01: 172.16.1.30
docker02: 172.16.1.31

项目操作：

实例一：macvlan跨主机单网络解决方案：

docker01：

（1）开启ens33网卡的混杂模式，开启网卡的多个虚拟interface（接口）
[root@sqm-docker01 ~]# ip link set ens33 promisc on

##查看网卡的状态：
[root@sqm-docker01 ~]# ip link show  ens33

（2）创建macvlan网络：
[root@sqm-docker01 ~]# docker network  create -d macvlan --subnet 172.16.100.0/24 --gateway 172.16.100.1 -o parent=ens33 mac_net1

参数解释：
-o: 绑定在哪张网卡之上（基于ens33网卡）

（3）基于刚创建的网络运行一个容器：
[root@sqm-docker01 ~]# docker run -itd --name box1 --ip 172.16.100.10 --network mac_net1 busybox

docker02：（与docker01相同操作）

开启混杂模式
[root@sqm-docker02 ~]# ip link set ens33 promisc on
[root@sqm-docker02 ~]# ip link  show ens33

//创建macvlan网络
[root@sqm-docker02 ~]# docker network  create  -d macvlan --subnet  172.16.100.0/24 --gateway 172.16.100.1 -o parent=ens33 mac_net1

//运行一个容器：
[root@sqm-docker02 ~]# docker run -itd --name box2 --network mac_net1 --ip 172.16.100.20 busybox

（4）测试两个主机间的两个容器相互通信：

注意事项：
能ping通的原因是两个容器都是基于真实的ens33网卡的，所以宿主机上的ens33网卡必须能够相互通信。这种方式只能够ping通ip地址，是无法ping通容器名的。

实例二：macvlan跨主机多网络解决方案：

（1）首先查看主机内核的8021q模块：
[root@sqm-docker01 ~]# modinfo  8021q

##如果没有查看到该模块，需要执行以下命令进行加载：
[root@sqm-docker01 ~]# modprobe  8021q

开启路由转发：
[root@sqm-docker01 ~]# echo "net.ipv4.ip_forward = 1" > /etc/sysctl.conf 
[root@sqm-docker01 ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

（2）修改网络配置信息：
docker01：

[root@sqm-docker01 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@sqm-docker01 network-scripts]# ls

[root@sqm-docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33

基于ens33网卡进行创建子网卡：

[root@sqm-docker01 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33  ifcfg-ens33.10  #网卡名称自定义
[root@sqm-docker01 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33  ifcfg-ens33.20

-p：表示保留原有属性（权限）

//修改ens33.10网卡：
[root@sqm-docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.10
##只保留以下选项：

//修改ens33.20网卡：
[root@sqm-docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.20 
配置与ens33.10相同，只需修改ip地址：

（3）启动子网卡：

[root@sqm-docker01 network-scripts]# ifup ifcfg-ens33.10 
[root@sqm-docker01 network-scripts]# ifup ifcfg-ens33.20 

//查看网络信息
[root@sqm-docker01 network-scripts]# ifconfig

（4）基于ens33.10和ens33.20创建macvlan网络：
注意：网段不同，网络名称不同

[root@sqm-docker01 ~]# docker network  create -d macvlan --subnet 172.16.200.0/24 --gateway 172.16.200.1 -o parent=ens33.10 mac_net10

[root@sqm-docker01 ~]# docker network  create -d macvlan --subnet 172.16.210.0/24 --gateway 172.16.210.1 -o parent=ens33.20 mac_net20

（5）基于以上网络分别运行2个容器：

[root@sqm-docker01 ~]# docker run -itd --name test1 --ip 172.16.200.10 --network mac_net10 busybox

[root@sqm-docker01 ~]# docker run -itd --name test2 --ip 172.16.210.10 --network mac_net20 busybox

部署docker02：
基本与docker01操作相同，注意网段的相同，但主机ip得不同。
#以下操作将不做解释：

开启路由转发：
[root@sqm-docker01 ~]# echo "net.ipv4.ip_forward = 1" > /etc/sysctl.conf 
[root@sqm-docker01 ~]# sysctl -p
net.ipv4.ip_forward = 1

[root@sqm-docker02 network-scripts]# pwd
/etc/sysconfig/network-scripts
[root@sqm-docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33 

[root@sqm-docker02 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33  ifcfg-ens33.10
[root@sqm-docker02 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33  ifcfg-ens33.20

[root@sqm-docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.10

[root@sqm-docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.20

[root@sqm-docker02 network-scripts]# ifup ifcfg-ens33.10 
[root@sqm-docker02 network-scripts]# ifup ifcfg-ens33.20

//创建macvlan网络：
[root@sqm-docker02 ~]# docker network  create  -d macvlan  --subnet 172.16.200.0/24 --gateway 172.16.200.1 -o parent=ens33.10 mac_net10

[root@sqm-docker02 ~]# docker network  create  -d macvlan  --subnet 172.16.210.0/24 --gateway 172.16.210.1 -o parent=ens33.20 mac_net20

//运行容器（ip地址不同）：
[root@sqm-docker02 ~]# docker run -itd --name  test3 --network mac_net10 --ip 172.16.200.11  busybox

[root@sqm-docker02 ~]# docker run -itd --name  test4 --network mac_net20 --ip 172.16.210.11  busybox

//确保容器正常运行：

（6）测试容器之间能够跨主机通信：（注意：如果你是vmware环境的话，由于VMware虚拟机的原因，必须将两台主机默认的NAT模式修改为桥接模式才能够正常通信）
test3与test1通信（相同网段）：

test4与test2通信（相同网段）：

排错思路：如果部署完主机间无法通信的话，首先确认防火墙或iptables规则是否关闭或放行，是否禁用selinux，其次排查ens33的网卡配置文件及其子网卡内容是否修改错误，最后排查你创建macvlan网络是是否网段定义错误，或者在运行容器是否ip地址指定不正确。

----------------------macvlan多网络跨主机实现通信部署完毕---------------------

扩展知识点：
假设我们运行了一个t1容器，然后t2容器使用t1容器的网络栈。

[root@sqm-docker03 ~]# docker run -itd --name   t1 busybox
[root@sqm-docker03 ~]# docker exec t1 ip a

[root@sqm-docker03 ~]# docker run -it --name t2 --network container:t1 busybox

//接下来在t1容器中操作：
[root@sqm-docker03 ~]# docker exec -it   t1 bin/sh

然后在t2容器中也可以看到此服务：

以上就是部署网络栈的基本内容，自己也不是经常用到，就是为了实现其他容器能够共享其中一个容器中的资源。

———————— 本文至此结束，感谢阅读 ————————