Docker网络

docker0网桥
当在一台未经过特殊网络配置的centos 或 ubuntu机器上安装完docker之后，在宿主机上通过ifconfig命令可以看到多了一块名为docker0的网卡，假设IP为 172.17.0.1/16。有了这样一块网卡，宿主机也会在内核路由表上添加一条到达相应网络的静态路由，可通过route -n查看：
```
# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags   Metric   Ref         Use Iface
...
172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0          U           0      0        0         docker0
...
```
此条路由表示所有目的IP地址为172.17.0.0/16的数据包从docker0网卡转发。

然后使用docker run命令创建一个执行shell(/bin/bash)的Docker容器，假设容器名称为con1。
在con1容器中可以看到它有两个网卡lo和eth0。lo设备不必多说，是容器的回环网卡；eth0即为容器与外界通信的网卡，eth0的ip 为 172.17.0.2/16，和宿主机上的网桥docker0在同一个网段。

查看con1的路由表，可以发现con1的默认网关正是宿主机的docker0网卡，通过测试， con1可以顺利访问外网和宿主机网络，因此表明con1的eth0网卡与宿主机的docker0网卡是相互连通的。

这时在来查看(ifconfig)宿主机的网络设备，会发现有一块以“veth”开头的网卡，如veth60b16bd，我们可以大胆猜测这块网卡肯定是veth设备了，而veth pair总是成对出现的。veth pair通常用来连接两个network namespace，那么另一个应该是Docker容器con1中的eth0了。之前已经判断con1容器的eth0和宿主机的docker0是相连的，那么veth60b16bd也应该是与docker0相连的，不难想到，docker0就不只是一个简单的网卡设备了，而是一个网桥。

真实情况正是如此，下图即为Docker默认网络模式（bridge模式）下的网络环境拓扑图，创建了docker0网桥，并以eth pair连接各容器的网络，容器中的数据通过docker0网桥转发到eth0网卡上。

“深入浅出”来解读Docker网络核心原理

这里的网桥概念等同于交换机，为连在其上的设备转发数据帧。网桥上的veth网卡设备相当于交换机上的端口，可以将多个容器或虚拟机连接在上面，这些端口工作在二层，所以是不需要配置IP信息的。图中docker0网桥就为连在其上的容器转发数据帧，使得同一台宿主机上的Docker容器之间可以相互通信。
大家应该注意到docker0既然是二层设备，它上面怎么设置了IP呢？docker0是普通的linux网桥，它是可以在上面配置IP的，可以认为其内部有一个可以用于配置IP信息的网卡接口（如同每一个Open vSwitch网桥都有一个同名的内部接口一样）。在Docker的桥接网络模式中，docker0的IP地址作为连于之上的容器的默认网关地址存在。

在Linux中，可以使用brctl命令查看和管理网桥（需要安装bridge-utils软件包），比如查看本机上的Linux网桥以及其上的端口：

# brctl show
bridge   name   bridge id                       STP enabled        interfaces
docker0          8000.02420b69b449        no                    veth1b11267

更多关于brctl命令的功能和用法，大家通过man brctl或brctl --help查阅。

docker0网桥是在Docker daemon启动时自动创建的，其IP默认为172.17.0.1/16，之后创建的Docker容器都会在docker0子网的范围内选取一个未占用的IP使用，并连接到docker0网桥上。

除了使用docker0网桥外，还可以使用自己创建的网桥，比如创建一个名为br0的网桥，配置IP：

# brctl  addbr br0
# ifconfig  br0 18.18.0.1

iptables规则
Docker安装完成后，将默认在宿主机系统上增加一些iptables规则，以用于Docker容器和容器之间以及和外界的通信，可以使用iptables-save命令查看。其中nat表中的POSTROUTING链有这么一条规则：
```
-A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE
```
参数说明：
-s ：源地址172.17.0.0/16
-o：指定数据报文流出接口为docker0
-j ：动作为MASQUERADE（地址伪装）

上面这条规则关系着Docker容器和外界的通信，含义是：将源地址为172.17.0.0/16的数据包（即Docker容器发出的数据），当不是从docker0网卡发出时做SNAT。这样一来，从Docker容器访问外网的流量，在外部看来就是从宿主机上发出的，外部感觉不到Docker容器的存在。
那么，外界想到访问Docker容器的服务时该怎么办呢？我们启动一个简单的web服务容器，观察iptables规则有何变化。

1、首先启动一个 tomcat容器，将其8080端口映射到宿主机上的8080端口上：

#docker run -itd --name  tomcat01 -p 8080:8080 tomcat:latest

2、然后查看iptabels规则，省略部分无用信息：

#iptables-save
*nat
-A POSTROUTING -s 172.17.0.4/32 -d 172.17.0.4/32 -p tcp -m tcp --dport 8080 -j MASQUERADE
...

*filter
-A DOCKER -d 172.17.0.4/32 ! -i docker0 -o docker0 -p tcp -m tcp --dport 8080 -j ACCEPT

可以看到，在nat、filter的Docker链中分别增加了一条规则，这两条规则将访问宿主机8080端口的流量转发到了172.17.0.4的8080端口上（真正提供服务的Docker容器IP和端口），所以外界访问Docker容器是通过iptables做DNAT（目的地址转换）实现的。
此外，Docker的forward规则默认允许所有的外部IP访问容器，可以通过在filter的DOCKER链上添加规则来对外部的IP访问做出限制，比如只允许源IP192.168.0.0/16的数据包访问容器，需要添加如下规则：

iptables -I DOCKER -i docker0 ! -s 192.168.0.0/16 -j DROP

不仅仅是与外界间通信，Docker容器之间互个通信也受到iptables规则限制。同一台宿主机上的Docker容器默认都连在docker0网桥上，它们属于一个子网，这是满足相互通信的第一步。同时，Docker daemon会在filter的FORWARD链中增加一条ACCEPT的规则（--icc=true）：

-A FORWARD -i docker0 -o docker0 -j ACCEPT

这是满足相互通信的第二步。当Docker datemon启动参数--icc(icc参数表示是否允许容器间相互通信)设置为false时，以上规则会被设置为DROP，Docker容器间的相互通信就被禁止，这种情况下，想让两个容器通信就需要在docker run时使用 --link选项。

在Docker容器和外界通信的过程中，还涉及了数据包在多个网卡间的转发（如从docker0网卡转发到宿主机ens160网卡），这需要内核将ip-forward功能打开，即将ip_forward系统参数设1。Docker daemon启动的时候默认会将其设为1（--ip-forward=true），也可以通过命令手动设置：

# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
# cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
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Docker容器的DNS和主机名
同一个Docker镜像可以启动很多Docker容器，通过查看，它们的主机名并不一样，也即是说主机名并非是被写入镜像中的。实际上容器中/etc/目录下有3个文件是容器启动后被虚拟文件覆盖的，分别是/etc/hostname、/etc/hosts、/etc/resolv.conf，通过在容器中运行mount命令可以查看：
```
# docker exec -it tomcat01 bash
root@3d95d30c69d3:/usr/local/tomcat# mount
...
/dev/mapper/centos-root on /etc/resolv.conf type xfs (rw,relatime,attr2,inode64,noquota)
/dev/mapper/centos-root on /etc/hostname type xfs (rw,relatime,attr2,inode64,noquota)
/dev/mapper/centos-root on /etc/hosts type xfs (rw,relatime,attr2,inode64,noquota)
...
```
这样能解决主机名的问题，同时也能让DNS及时更新（改变resolv.conf）。由于这些文件的维护方法随着Docker版本演进而不断变化，因此尽量不修改这些文件，而是通过Docker提供的参数进行相关设置，配置方式如下：
-h HOSTNAME 或 --hostname=HOSTNAME：设置容器的主机名，此名称会写在/etc/hostname和/etc/hosts文件中，也会在容器的bash提示符看到。但是在外部，容器的主机名是无法查看的，不会出现在其他容器的hosts文件中，即使使用docker ps命令也查看不到。此参数是docker run命令的参数，而非docker daemon的启动参数。
--dns=IP_ADDRESS...：为容器配置DNS，写在/etc/resolv.conf中。该参数即可以在docker daemon 启动的时候设置，也可以在docker run时设置，默认为8.8.8或8.8.4.4。

注意：对以上3个文件的修改不会被docker commit保存，也就是不会保存在镜像中，重启容器也会导致修改失效。另外，在不稳定的网络环境下使用需要特别注意DNS的设置。

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