【docker系列】四种基础网络模式及自定义网络

一、docker网络顶层设计

在docker网络的顶层设计层面，包含了三个核心部分

• CNM (Container Network Model)是docker容器网络模型(即设计标准)，它规定了 Docker 网络架构的基础组件是：SandBox、EndPoint以及Network。
• Libnetwork 是 CNM标准的具体实现，它和docker一样都是使用Go 语言编写的，实现了 CNM 设计的基础组件，此外它还实现了本地服务发现（Service Discovery）、基于 Ingress 的容器负载均衡，以及网络控制层和管理层功能。
• 驱动：驱动通过实现特定网络类型的方式扩展了Docker网络栈。Docker 封装了若干内置驱动，比如：在 Linux 上包括 Bridge、Overlay 以及 Macvlan，在 Windows 上包括 NAT、Overlay、Transport 以及 L2 Bridge驱动。 第三方厂商也可以自己编写 Docker 网络驱动，比如： Calico、Contiv、Kuryr 以及 Weave驱动。

二、CNM三要素

。Sandbox（沙盒）：提供了独立的容器虚拟网络栈，包括端口套接字、IP路由表、防火墙、DNS配置。 它的核心作用在于将容器网络与宿主机网络隔离开，形成了完整的独立的容器网络环境。
。Network：定义了Docker内部的虚拟子网，用于形成容器之间的网络联通。
。Endpoint，提供虚拟的网路接口，看上去和你在宿主机上的网络接口是一样的。它负责创建连接，并将容器独立的网络沙盒连接到Network中。 每个容器所在的 Sandbox至少包含两个 Endpoints，一个gwbridge用于访问外部网络，另一个br0用于容器间网络互通。

前文介绍了docker容器基础的网络模型，其中重要的是我们知道了驱动程序分为原生内置，以及第三方实现驱动。实际上我们后面学习docker网络，就是在学习这些驱动面向用户的使用方法。docker内置了驱动：在 Linux 上包括 Bridge、Overlay 以及 Macvlan。并由此衍生出若干的网络模式： bridge(默认)、host、container复用模式、none、用户自定义模式（bridge、overlay、macvlan）。

我们本节就说明一下 bridge、host、container复用模式、none这几种基础的网络模式。

三、默认创建的网络

安装完 Docker，宿主机默认会创建三个网络，分别是bridge网络，host网络，none网络，可以使用docker network ls命令查看。

# docker network ls
NETWORK ID     NAME              DRIVER    SCOPE
cc425782673c   bridge            bridge    local
a5b5700dedb4   host              host      local
fca0cfbdc8f2   none              null      local

并且在docker安装时会创建一个名称为docker0的linux网络接口，在不通过--network参数特殊指定的情况下，该宿主机上所有新创建的容器都会连接到docker0网络接口上面。docker0网络接口可以在宿主机上用ifconfig命令查看到。

四、bridge网络模式(默认)

bridge网络模式是默认的网络模式，我们通过下面几个步骤，来理解以下bridge网络模式工作原理

• 第一步：查看容器内部网络接口：我们运行一个容器，如docker run -it --name test centos /bin/bash。因为使用-it参数，此时我们的命令行窗口正在与容器进行交互。执行ip addr命令，发现容器内部有两个网络接口一个是eth0(注意39这个数字，下文用到)，一个是lo(本地回环接口-127.0.0.1)。

# ip addr
1: lo:    //此处省略若干不重要信息
39: eth0@if40:   //此处省略若干不重要信息

• 第二步：测试容器连接宿主机外网: ping 192.168.1.111能够ping通，我的容器宿主机ip是192.168.1.111，证明容器与宿主机之间的网络是通的。

• 第三步：查看宿主机网络接口 ：另外开一个宿主机访问终端，在宿主机上使用ifconfig命令，我们会看到这样两个网络接口：docker0，veth<随机串>（如：veth1d3961b）这样2个网络接口。其中docker0是docker安装的时候创建的，veth1d3961b是容器启动的时候创建的。

我们可以猜想一定是上面提到的这些网络接口存在网络连接，才会让容器与宿主机之间存在网络联通。我们使用下面的命令验证一下（都在宿主机上执行）。

# ethtool -S veth1d3961b
NIC statistics:
     peer_ifindex: 39

上面的命令说明veth1d3961b相当于一根虚拟网线，一端连接到容器内部的39号网络接口eth0。再看下面的命令，veth1d3961b的另一端连接的是docker0。

# brctl show              
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
docker0         8000.0242f757aefd       no              veth1d3961b

如果brctl命令不存在，使用yum install bridge-utils安装

结合上面的这张图，再去理解一下上面的操作。

五、none网络模式

使用下面的命令行创建的容器，使用none网络模式，即：默认没有网络配置，不具有网卡、IP、路由信息。

docker run -it --net=none --name test1 centos /bin/bash

这种模式一般又被称为“隔离模式”，常被用于在容器内完成CPU密集型任务，计算完成后将结果保留到磁盘上。在此过程中，不与外界进行网络连接，从网络层面（断开）保证计算执行过程的安全性。

docker0和宿主机的网络命名空间都不变，只是与容器的网络命名空间没有任何连接。容器之间也没有网络连接。

六、host网络模式

使用下面的命令行创建的容器，使用host网络模式。

docker run -it --net=host --name test2 centos /bin/bash

在这种模式下，容器不会获得独立的Network Namespace，与宿主机操作系统共用一个Network Namespace。即：容器不会虚拟自己的网卡，不会配置自己的IP。宿主机的IP就是容器的IP，容器的端口就是宿主机的端口，所以同一个宿主机下的多个容器不能暴漏同一个端口。

显而易见的是这种网络模式简单，没有那么多的网络接口及数据转发，所以它是性能相对比较好的网络模式。

七、container复用模式

使用下面的命令行创建的容器使用container复用模式,添加 --net="container:name or id"启动参数可以复制一个已经存在的容器的网络配置， 被复制的容器与复制容器两者的网络完全相同。

• 使用下面的命令创建出来的容器都是bridge模式，二者的ip以及网络配置都是一样的(默认bridge模式)

docker run -it  --name test3 centos /bin/bash;
docker run -it  --net="container:test3" --name test4 centos /bin/bash;

• 使用下面的命令创建出来的容器都是host模式，二者的ip以及网络配置都是一样的(host模式)，并且和宿主机一样。

docker run -it  --net=host --name test5 centos /bin/bash;
docker run -it  --net="container:test5" --name test6 centos /bin/bash;

八、自定义bridge模式

bridge模式还支持自定义，如下所示：在宿主机范围内定义了一个名称为zimug-bridge的网络，网络模式是bridge。

docker network create --driver bridge zimug-bridge

自定义完成之后，可以通过命令查看该网络，如下所示：

# docker network ls
NETWORK ID     NAME              DRIVER    SCOPE
cc425782673c   bridge            bridge    local
a5b5700dedb4   host              host      local
fca0cfbdc8f2   none              null      local
27c745cc28a4   zimug-bridge      bridge    local

我们通过下面的2个命令，新建2个容器都加入zimug-bridge网络

docker run -it --network=zimug-bridge --name test5 centos /bin/bash;
docker run -it --network=zimug-bridge --name test6 centos /bin/bash;

由下图可见，test5容器被分配的ip是172.19.0.2

由下图可见，test6容器被分配的ip是172.19.0.3

从test5(172.19.0.2)到test6(172.19.0.3)的网络ping得通，反之亦然！网络环境可以由下图表示

这个图是不是和上文中（《二、bridge网络模式(默认)》）的图有点像，是的，唯一区别就是将docker0换成了我们自建的网络zimug-bridge，其他的没任何区别。

总结一下

面试常被问道得问题总结一下，谈一下docker基础网络模式及network namespace隔离性。

网络模式	简介
bridge	容器具有独立的network namespace，会将容器连接到docker0虚拟网桥，并配置IP地址，默认模式。
host	容器没有独立的network namespace，和宿主机共用网络。
none	容器具有独立的network namespace，与宿主机网络隔离，但并没有对其进行任何网络设置。
container	容器和某一个已存在的容器共享network namespace。