Docker 4 （网络模式：Docker原生网络、自定义网络、容器通信、跨主机容器网络)

一、Docker原生网络

docker的镜像是令人称道的地方，但网络功能还是相对薄弱的部分。docker安装后会自动创建3种网络：bridge、host、none；
首先将前面的harbor仓库停掉

docker安装时会创建一个名为 docker0 的Linux bridge，新建的容器会自动桥接到这个接口

1.桥接网络

主机可以直接访问，外部主机是不可见的。容器通过宿主机的NAT规则后可以访问外网。

安装网桥管理工具包

查询网桥信息

运行一个容器查看桥接

删除掉容器之后，桥接又消失了！

2.host网络

host模式可以让容器共享宿主机网络栈，这样的好处是外部主机与容器直接通信，但是容器的网络缺少隔离性；

host网络模式需要在容器创建时指定 --network=host；
可以看到桥接口上没有出现新的桥接口

我们查看端口，可以发现docker运行容器所使用的镜像nginx占用的是80端口

这时如果再运行一个容器，起名为demo2，启动之后，查看进程有两个进程demo,demo2

但是很快再查看进程，demo2消失了，这是因为加上参数–network host会占用虚拟机的80端口，所以刚开始尝试启动会看到进程，但是会被demo的80端口挤掉demo2

查看日志

3.none模式

none模式是指禁用网络功能，只有lo接口，在容器创建时使用。 --network=none指定；
先删除掉刚才创建的容器

重新运行容器，ip addr的可以看到只有lo接口

二、Docker自定义网络

1、自定义网络模式，docker提供了三种自定义网络驱动：bridge、overlay、macvlan；
bridge驱动类似默认的bridge网络模式，但增加了一些新的功能，overlay和macvlan是用于创建跨主机网络。
2、建议使用自定义的网络来控制哪些容器可以相互通信，还可以自动DNS解析容器名称到IP地址。
先运行两个容器

docker inspect : 获取容器/镜像的元数据，查看各自的ip


可以看到和docker 0处于同一网段

当容器停掉时，资源会释放，重新启动则会按照启动顺序分配动态ip；
启动顺序为先启动demo2容器再demo1

此时demo2容器分到的ip是172.17.0.2

demo1容器分到的ip是172.17.0.3

运行busybox镜像产生的容器，分配到的ip是172.17.0.4且容器可以相互ping通

删除容器

1.创建自定义网桥

查看类型为bridge

使用自定义网桥运行容器

再运行一个容器，发现可以ping 通demo1，说明这个模式是可以提供解析

还可以自己定义网段：在创建时指定参数：–subnet 、–gateway

查看信息

使用–ip参数可以指定容器ip地址，但必须是在自定义网桥上，默认的bridge模式不支持，同一网桥上的容器是可以互通的


使用自定义网络再运行busybox镜像产生的容器，测试连通性

可以ping通

2.双网卡实现不同网段间通信

创建一个新的自定义网络mynet1

分别用不同的自定义网络，启动busybox镜像容器

可以看到，桥接到不同网桥上的容器，彼此是不通信的，docker在设计上就是要隔离不同network的；
那么如何使两个不同网桥的容器通信呢？可以使用 docker network connect命令为容器添加第二块网卡

用mynet1启动busybox镜像容器

为该容器配置第二块网卡；
docker attach :连接到正在运行中的容器，再查看其ip，已经有了另一网段的ip，且可以ping通了

三、Docker容器通信

容器之间除了使用ip通信外，还可以使用容器名称通信，docker 1.10开始，内嵌了一个DNS server。dns解析功能必须在自定义网络中使用，启动容器时使用 --name 参数指定容器名称。
Joined容器一种较为特别的网络模式，在容器创建时使用–network=container:vm1指定。（vm1指定的是运行的容器名）

处于这个模式下的 Docker 容器会共享一个网络栈，这样两个容器之间可以使用localhost高效快速通信；

再运行一个容器

–link 可以用来链接2个容器；
–link的格式：
–link < name or id >:alias
name和id是源容器的name和id，alias是源容器在link下的别名；
测试可以ping通

查看busybox的容器的域名解析文件，看到demo对应的ip是172.17.0.2

停掉demo容器，用nginx镜像重新运行一个容器test

此时这个容器被分配到172.17.0.2的ip

再启动demo，查看ip


连接到运行中的busybox的容器，查看/etc/hosts，发现已经自动修改了解析

1.内部访问外部

容器如何访问外网是通过iptables的SNAT实现的;

可以看到路由转发功能是开启的

真机打开火墙，开启地址伪装

那么我们在容器里面可以ping百度

2.外部访问内部

外网访问容器用到了docker-proxy和iptables DNAT，宿主机访问本机容器使用的是iptables DNAT，外部主机访问容器或容器之间的访问是docker-proxy实现；
运行容器，端口映射：-p 选项指定映射端口（访问宿主机的80端口就相当于访问Docker的80端口）；
docker port :列出指定容器的端口映射

docker history nginx 也可以看到暴露的端口为80

iptables -L 列出所有规则


查看iptables DNAT目的地转换规则


真机访问宿主机的80端口，就可以成功访问到容器

docker-proxy进程占用的就是80端口

将iptables里面目的地转换规则的第六条删除




再次测试，发现依然能访问到nginx发布页面

将docker-proxy进程杀掉

此时外网就无法访问容器了

重新添加iptables策略


发现外网又可以访问到容器

四、跨主机容器网络

1.跨主机同网段容器通信

跨主机网络解决方案：docker原生的overlay和macvlan，第三方的flannel、weave、calico，众多网络方案是如何与docker集成在一起的。

libnetwork：docker容器网络库
CNM （Container Network Model）：这个模型对容器网络进行了抽象；
CNM分三类组件
Sandbox：容器网络栈，包含容器接口、dns、路由表。（namespace）
Endpoint：作用是将sandbox接入network （veth pair）
Network：包含一组endpoint，同一network的endpoint可以通信

ip link set eth1 promisc on：网卡监听模式设为混杂模式；
打开之后，ip addr的eth0出现了promisc模式！！

将之前实验的网络桥接都删除掉

同样的打开server2的网卡混杂模式

创建macvlan1网络，并使用macvlan1网络运行busybox镜像容器

server2导入镜像

同样的server2也创建macvlan1网络
并使用macvlan1网络运行busybox镜像容器，测试可以相互ping通

2.跨主机不同网段容器通信

1、macvlan网络方案实现：Linux kernel提供的一种网卡虚拟化技术，无需Linux bridge，直接使用物理接口，性能极好。macvlan网络结构分析：没有新建linux bridge，容器的接口直接与主机网卡连接，无需NAT或端口映射。
2、macvlan会独占主机网卡，但可以使用vlan子接口实现多macvlan网络，vlan可以将物理二层网络划分为4094个逻辑网络，彼此隔离，vlan id取值为1~4094。
3、macvlan网络间的隔离和连通：
macvlan网络在二层上是隔离的，所以不同macvlan网络的容器是不能通信的，可以在三层上通过网关将macvlan网络连通起来，docker本身不做任何限制，像传统vlan网络那样管理即可。
在两台docker主机上各添加一块网卡

添加网卡之后，查看eth1可以看到没有ip只是一个网卡；
ip link set up eth1让它启用

编辑网卡的配置文件

重新激活网卡；
发现已经激活但是promisc模式还没有打开

开启eth1的网卡混杂模式

server2也做相同的操作

server1和server2创建macvlan2网络


server1和server2使用macvlan2网络运行busybox镜像容器

可以看到相互都可以ping通


server1以macvlan2的网络模式运行demo容器，如何使两个不同网桥的容器通信呢；
使用 docker network connect命令为demo添加一块macvlan1 的网卡

可以看到demo的信息中会自动生成和 macvlan1同网段的ip：172.20.0.2

此时server2以macvlan1网络模式运行busybox镜像容器，可以ping通server1以macvlan2的网络模式运行demo容器；
即不同网段的ip是无法互通的，但是两个处于不同网段的容器可以通过docker network connect macvlan1 demo的方式来生成同一网段IP地址的方式来实现容器间的通信