docker容器网络管理
docker容器网络管理
文章目录
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- 一、Linux内核实现名称空间的创建
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- 1.1 ip netns命令
- 1.2 创建Network Namespace
- 1.3 管理Network Namespace
- 1.4 veth pair
- 1.5 创建veth pair
- 1.6 实现Network Namespace间通信
- 1.7 veth设备重命名
- 二、网络模式配置
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- 2.1 bridge模式配置
- 2.2 none模式配置
- 2.3 container模式配置
- 2.4 host模式配置
- 三、容器的常用操作
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- 3.1 查看容器的主机名
- 3.2 给容器指定主机名
- 3.3 手动指定容器使用的DNS
- 3.4 手动往/etc/hosts文件中注入主机名到IP地址的映射
- 3.5 开放容器端口
一、Linux内核实现名称空间的创建
1.1 ip netns命令
可以借助ip netns命令来完成对 Network Namespace 的各种操作。ip netns命令来自于iproute安装包，一般系统会默认安装，如果没有的话，请自行安装。
可以通过ip netns命令完成对Network Namespace 的相关操作，可以通过ip netns help查看命令帮助信息：
[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
ip netns add NAME
ip netns set NAME NETNSID
ip [-all] netns delete [NAME]
ip netns identify [PID]
ip netns pids NAME
ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
ip netns monitor
ip netns list-id
默认情况下，Linux系统中是没有任何 Network Namespace的，所以ip netns list命令不会返回任何信息。
1.2 创建Network Namespace
通过命令创建一个名为ns0的命名空间：
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
新创建的 Network Namespace 会出现在/var/run/netns/目录下。如果相同名字的 namespace 已经存在，命令会报Cannot create namespace file “/var/run/netns/ns0”: File exists的错误。
[root@localhost ~]# ls /var/run/netns/
ns0
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists
对于每个 Network Namespace 来说，它会有自己独立的网卡、路由表、ARP 表、iptables 等和网络相关的资源。
1.3 管理Network Namespace
ip命令提供了ip netns exec子命令可以在对应的 Network Namespace 中执行命令。
查看新创建 Network Namespace 的网卡信息：
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip a
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
启用lo回环网卡：
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set lo up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 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
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
PING 127.0.0.1 (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.030 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.038 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.033 ms
--- 127.0.0.1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2070ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.030/0.033/0.038/0.007 ms
1.4 veth pair
veth pair 全称是 Virtual Ethernet Pair，是一个成对的端口，所有从这一端口进入的数据包都将从另一端口出来，反之也是一样。
引入veth pair是为了在不同的 Network Namespace 直接进行通信，利用它可以直接将两个 Network Namespace 连接起来。
1.5 创建veth pair
[root@localhost ~]# ip link add type veth
[root@localhost ~]# ip a
16: veth0@veth1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether 76:76:bf:c3:a0:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
17: veth1@veth0: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether b2:a8:a2:0f:d8:77 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
可以看到，此时系统中新增了一对veth pair，将veth0和veth1两个虚拟网卡连接了起来，此时这对 veth pair 处于”未启用“状态。
1.6 实现Network Namespace间通信
下面我们利用veth pair实现两个不同的 Network Namespace 之间的通信。刚才我们已经创建了一个名为ns0的 Network Namespace，下面再创建一个信息Network Namespace，命名为ns1
//创建一个名为ns1的网络名称空间
[root@localhost ~]# ip netns add ns1
[root@localhost ~]# ip netns list
ns1
ns0
//把veth0加入到ns0，把veth1加入到ns1
[root@localhost ~]# ip link set veth0 netns ns0
[root@localhost ~]# ip link set veth1 netns ns1
//开启ns0与ns1的新网卡
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip link set veth1 up
//开启ns1的lo网卡
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip link set lo up
//为ns0与ns1分配IP地址
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip addr add 10.0.0.1/24 dev veth0
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip addr add 10.0.0.2/24 dev veth1
//查看这对veth pair的状态
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip a
......
16: veth0@if17: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 76:76:bf:c3:a0:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns1
inet 10.0.0.1/24 scope global veth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::7476:bfff:fec3:a023/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@localhost ~]# ip netns exec ns1 ip a
......
17: veth1@if16: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether b2:a8:a2:0f:d8:77 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns0
inet 10.0.0.2/24 scope global veth1
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::b0a8:a2ff:fe0f:d877/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
从上面可以看出，我们已经成功启用了这个veth pair，并为每个veth设备分配了对应的ip地址。尝试在ns0中访问ns1中的ip地址：
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 10.0.0.2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.111 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.034 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.044 ms
--- 10.0.0.2 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2079ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.034/0.063/0.111/0.034 ms
1.7 veth设备重命名
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 down //修改网卡设备名需先关闭网卡
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set dev veth0 name eth0 //将该网卡重命名为eth0
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set eth0 up //修改完成后启用该网卡
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip a s eth0 //查看网卡名发生变化没
16: eth0@if17: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
link/ether 76:76:bf:c3:a0:23 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns ns1
inet 10.0.0.1/24 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::7476:bfff:fec3:a023/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
二、网络模式配置
| 网络模式 | 配置参数 | 说明 |
|---|---|---|
| bridge | –network bridge | 默认模式，桥接式网络模式 |
| container | –network container:NAME or ID | 容器和另外一个容器共享Network namespace |
| host | –network host | 容器和宿主机共享Network namespace |
| none | –network none | 容器有独立Network namespace，但并没有对其进行任何网络设置，如分配veth pair 和网桥连接，配置IP等 |
2.1 bridge模式配置
- 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容器会连接到这个虚拟网桥上，所以有默认地址172.17.0.0/16的地址。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
- bridge模式是docker的默认网络模式，不写–network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。
//在创建容器时添加--network bridge与不加--network选项效果是一致的，因为bridge是默认模式
[root@localhost ~]# docker run -it --rm --name test1 --network bridge busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
22: eth0@if23: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
2.2 none模式配置
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。
[root@localhost ~]# docker run -it --rm --name test --network none busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
2.3 container模式配置
该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。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。
容器1：
[root@localhost ~]# docker run -it --name test1 busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
26: eth0@if27: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
容器2：
[root@localhost ~]# docker run -it --name test2 --network container:test1 busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
26: eth0@if27: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
测试网卡共享：
在容器1上部署一个站点
/ # mkdir /data
/ # echo 'hello world!' > /data/index.html
/ # httpd -h /data/
在容器2上用本地地址去访问此站点
/ # wget -O - -q 127.0.0.1
hello world!
2.4 host模式配置
如果启动容器的时候使用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，不需要进行NAT，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。
[root@localhost ~]# docker run -it --name test --rm --network host busybox
/ # ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel qlen 1000
link/ether 00:0c:29:da:5d:fe brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 192.168.92.130/24 brd 192.168.92.255 scope global dynamic noprefixroute ens32
valid_lft 1782sec preferred_lft 1782sec
inet6 fe80::20c:29ff:feda:5dfe/64 scope link noprefixroute
valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue
link/ether 02:42:4d:6f:72:25 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:4dff:fe6f:7225/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
可以看到该容器与宿主机共用一个Network Namespeace
三、容器的常用操作
3.1 查看容器的主机名
[root@localhost ~]# docker run -it --name test1 --rm busybox
/ # hostname
516755f0048b
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
516755f0048b busybox "sh" 25 seconds ago Up 24 seconds test1
//可以看到默认生成的主机名与容器id相同
/ # hostname node1
hostname: sethostname: Operation not permitted
//可以看到容器的主机名无法后续修改
3.2 给容器指定主机名
[root@localhost ~]# docker run -it --name test1 --hostname yefeng --rm busybox
/ # hostname
yefeng
3.3 手动指定容器使用的DNS
[root@localhost ~]# docker run -it --name tets1 --rm --hostname yefeng --dns 114.114.114.114 busybox
/ # hostname
yefeng
/ # cat /etc/hosts
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
172.17.0.2 yefeng //指定主机名时会自动创建主机名到IP的映射关系
/ # cat /etc/resolv.conf
search localdomain
nameserver 114.114.114.114 //DNS也是指定的DNS
/ # ping www.baidu.com
PING www.baidu.com (36.152.44.96): 56 data bytes
64 bytes from 36.152.44.96: seq=0 ttl=127 time=15.595 ms
64 bytes from 36.152.44.96: seq=1 ttl=127 time=14.802 ms
^C
--- www.baidu.com ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 14.802/15.198/15.595 ms
3.4 手动往/etc/hosts文件中注入主机名到IP地址的映射
[root@localhost ~]# docker run -it --name test1 --hostname yefeng --add-host www.yf.com:1.1.1.1 --rm busybox
/ # cat /etc/hosts
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
1.1.1.1 www.yf.com //这条是启动时写的
172.17.0.2 yefeng //指定主机名时会自动创建主机名到IP的映射关系
3.5 开放容器端口
//将宿主机上的端口映射到容器端口
-p 主机端口:容器端口 //语法
-p 8080:80 //演示
//映射指定地址的端口
-p 主机地址:主机端口:容器端口
-p 192.168.1.1:8080:80
//映射指定地址的任意端口
-p 主机IP地址::容器端口
-p 172.16.0.1::8080
//映射指定地址的任意端口
-p 容器端口
-p 5200
//发布UDP端口
-p 以上任意格式/udp
-p 8080:80/udp
//同时发布TCP和UDP端口
-p 以上各种格式/tcp -p以上各种格式/udp
-p 8080:80/tcp -p 8080:80/udp