Docker网络详解

1. Docker网络模式

Docker默认提供了3种网络模式，生成容器时不指定网络模式下默认使用bridge桥接模式。
使用命令查看当前Docker所有的网络模式。

[root@haha docker_web]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
aa8a26ae1484   bridge    bridge    local
62cd016ed66a   host      host      local
fc650e2a675e   none      null      local

1.1 host模式

如果启动容器时使用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。但是，容器的其他方面，如文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的。

使用host模式的容器可以直接使用宿主机的IP地址与外界通信，容器内部的服务端口也可以使用宿主机的端口，host最大的优势就是网络性能比较好，但是docker host上已经使用的端口就不能再用了，网络的隔离性不好。

Namespace的简要说明：
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NetworkNamespace隔离。一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。

1.2 container模式

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

1.3 none模式

使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。需要我们自己为Docker容器添加网卡、配置IP等。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。none模式可以在容器创建时通过–network=none来指定。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

1.4 bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式，不写–net参数，就是bridge模式。使用docker run -p时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL查看。bridge模式如下图所示：

当Docker进程启动时，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容器都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。

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。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备，Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为eth0（容器的网卡），另一端放在主机中，以vethxxx这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过brctl show命令查看。


   从上图中我们可以看到，可以看到容器内部和Linux主机都会创建一个新的网卡，而这两个网卡都是成对的。使用的技术就是evth-pair。evth-pair 就是一对的虚拟设备接口，他们是成对出现的，一段连着协议，一段彼此相连。evth-pair充当一个桥梁，连接各种虚拟网络设备。

Docker容器完成bridge网络配置的过程如下：
  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vethb22db1b4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。

   宿主机和Docker容器之间是可以进行网络连接的，同样的，Docker容器和容器之间也可以直接进行网络连接。

[root@haha docker_web]# docker exec -it a52bd646da1f ping 172.17.0.2
PING 172.17.0.2 (172.17.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.193 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.134 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.132 ms

[root@haha docker_web]# docker exec -it 386ffc29485d ping 172.17.0.3
PING 172.17.0.3 (172.17.0.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.0.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.146 ms
64 bytes from 172.17.0.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.073 ms
64 bytes from 172.17.0.3: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.137 ms

容器1和容器2，都使用公用的路由器docker0。所有的容器在不指定网络情况下，都是由docker0路由的，Docker会给我们容器默认分配一个随机的可用IP地址，这些IP地址之间是可以进行网络交互的，交互模型图如下：

2. 容器互联

在微服务部署的场景下，注册中心是使用服务名来唯一识别微服务的，而我们上线部署的时候微服务对应的IP地址可能会改动，所以我们需要使用容器名来配置容器间的网络连接。使–link可以完成这个功能。

首先不设置–link的情况下，是无法通过容器名来进行连接的。centos02容器是可以直接ping通centos01的容器ip，但是无法ping通centos01的容器name：

[root@haha ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
c742968a290a   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   9 seconds ago    Up 8 seconds              centos02
581740709b5e   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   30 seconds ago   Up 28 seconds             centos01
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker exec -it centos01 ip addr
1: lo:  mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
34: eth0@if35:  mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker exec -it centos02 ping 172.17.0.2
PING 172.17.0.2 (172.17.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.102 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.135 ms
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.137 ms
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker exec -it centos02 ping centos01
ping: centos01: Name or service not known

添加参数 –link，可以通过容器name进行连接。centos03容器link到centos01，所以centos03可以直接通过ping centos01的容器名去ping通，但是反过来centos01去ping centos03的容器名是ping不通的。

[root@haha ~]# docker run -d -P -it --name centos03 --link centos01 5d0da3dc9764
a66f059fe26da45e5c59af03a2c33f429452a2dcf884ad5826fa0e3985ab3862
[root@haha ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
a66f059fe26d   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   7 seconds ago    Up 5 seconds              centos03
c742968a290a   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   11 minutes ago   Up 11 minutes             centos02
581740709b5e   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   11 minutes ago   Up 11 minutes             centos01
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker exec -it centos03 ping centos01
PING centos01 (172.17.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from centos01 (172.17.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.111 ms
64 bytes from centos01 (172.17.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.074 ms
64 bytes from centos01 (172.17.0.2): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.076 ms
^C
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker exec -it centos01 ping centos03
ping: centos03: Name or service not known

–link的原理就是在centos03容器的hosts文件中添加了要去link的centos01容器的容器名和ip地址映射。但是因为docker0不支持容器名访问，所以–link设置容器互连的方式也不再推荐使用了，更多地选择自定义网络。

3. 自定义网络（推荐使用）

docker network 命令及经常使用到的命令：

docker network --help

如何自定义一个网络？

docker network create --help

具体使用：

[root@haha ~]# docker network create --driver bridge --subnet 192.168.0.0/16 --gateway 192.168.0.1 mynet
ed1c176a06d49da31969e229138ef5988a5fd9d2b2f2d2fc5ec1078be99a3d39
[root@haha ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
aa8a26ae1484   bridge    bridge    local
62cd016ed66a   host      host      local
ed1c176a06d4   mynet     bridge    local
fc650e2a675e   none      null      local

查看新创键的mynet详细信息：

使用自定义网络创建容器后，相同网络name下的容器，不管是通过容器IP还是容器name，都可以进行网络通信：

# 创建两个使用相同自定义网络的容器
[root@haha ~]# docker run -d -P --name centos-net-01 --net mynet -it 5d0da3dc9764 /bin/bash
[root@haha ~]# docker run -d -P --name centos-net-02 --net mynet -it 5d0da3dc9764 /bin/bash
[root@haha ~]#
[root@haha ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
2511566dd5f3   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   4 seconds ago    Up 3 seconds              centos-net-02
924e92107f64   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   23 seconds ago   Up 21 seconds             centos-net-01
a66f059fe26d   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   43 minutes ago   Up 43 minutes             centos03
c742968a290a   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   54 minutes ago   Up 54 minutes             centos02
581740709b5e   5d0da3dc9764   "/bin/bash"   55 minutes ago   Up 55 minutes             centos01

# 测试容器互连
[root@haha ~]# docker exec -it centos-net-01 ping centos-net-02
PING centos-net-02 (192.168.0.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from centos-net-02.mynet (192.168.0.3): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.689 ms
64 bytes from centos-net-02.mynet (192.168.0.3): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.078 ms
64 bytes from centos-net-02.mynet (192.168.0.3): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.097 ms
^C
[root@haha ~]# docker exec -it centos-net-01 ping 192.168.0.2
PING 192.168.0.2 (192.168.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.091 ms
64 bytes from 192.168.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.048 ms
64 bytes from 192.168.0.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.094 ms
^C

4. 网络连通

在没有使用connect命令的情况下，不同网络间的容器是无法进行网络连接的。

不同Docker网络之间的容器想要连接的话，需要把该容器注册到另一个容器所在的网络上，使用docker connect命令。

 docker network connect mynet centos01

connect设置成功后，我们可以看到新注册进来的容器信息：

接下来进行容器双向连接测试：

# centos-net-01 ping centos01，连接成功
[root@haha ~]# docker exec -it centos-net-01 ping centos01
PING centos01 (192.168.0.4) 56(84) bytes of data.
64 bytes from centos01.mynet (192.168.0.4): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.183 ms
64 bytes from centos01.mynet (192.168.0.4): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.139 ms
64 bytes from centos01.mynet (192.168.0.4): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.136 ms
^C
# centos01 ping centos-net-01，连接成功
[root@haha ~]# docker exec -it centos01 ping centos-net-01
PING centos-net-01 (192.168.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from centos-net-01.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.066 ms
64 bytes from centos-net-01.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.135 ms
64 bytes from centos-net-01.mynet (192.168.0.2): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.141 ms
^C
[root@haha ~]# 未连接到mynet的容器还是无法访问
[root@haha ~]# docker exec -it centos-net-01 ping centos02
ping: centos02: Name or service not known

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