docker容器网络及网络配置

linux docker容器网络及网络配置

docker容器网络

Docker在安装后自动提供3种网络，可以使用docker network ls命令查看

[root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
cd97bb997b84        bridge              bridge              local
0a04824fc9b6        host                host                local
4dcb8fbdb599        none                null                local

Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的Container-IP直接通信。

docker的4种网络模式

网络模式	配置	说明
host	–network host	容器和宿主机共享Network namespace
container	–network container:NAME_OR_ID	容器和另外一个容器共享Network namespace
none	–network none	容器有独立的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
bridge	–network bridge	默认模式

bridge模式

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。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。

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。

bridge模式如下图所示：

假设上图的docker2中运行了一个nginx，大家来想几个问题：

• 同主机间两个容器间是否可以直接通信？比如在docker1上能不能直接访问到docker2的nginx站点？
• 在宿主机上能否直接访问到docker2的nginx站点？
• 在另一台主机上如何访问node1上的这个nginx站点呢？DNAT发布？
  Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法通过直接Container-IP访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即docker run创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

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。

container模式如下图所示：

host模式

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。

Host模式如下图所示：

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。

应用场景：

• 启动一个容器处理数据，比如转换数据格式
• 一些后台的计算和处理任务

none模式如下图所示：

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置

docker容器网络配置

Linux内核实现名称空间的创建

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。

[root@localhost ~]# yum list all | grep iproute
Module yaml error: Unexpected key in data: static_context [line 9 col 3]
Module yaml error: Unexpected key in data: static_context [line 9 col 3]
Module yaml error: Unexpected key in data: static_context [line 9 col 3]
Module yaml error: Unexpected key in data: static_context [line 9 col 3]
iproute.x86_64                                                    5.9.0-1.el8                                            @anaconda        
iproute.x86_64                                                    5.12.0-4.el8                                           base             
iproute-tc.x86_64                                                 5.12.0-4.el8                                           base

[root@localhost ~]# dnf -y install iproute             

注意：ip netns命令修改网络配置时需要 sudo 权限。

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。

创建Network Namespace

通过命令创建一个名为ns0的命名空间：

[root@localhost ~]# ip netns list 
[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。

操作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 addr
1: lo:  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

可以看到，新创建的Network Namespace中会默认创建一个lo回环网卡，此时网卡处于关闭状态。此时，尝试去 ping 该lo回环网卡，会提示Network is unreachable

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
connect: Network is unreachable

通过下面的命令启用lo回环网卡：

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set lo up
[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.
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