【Docker】网络配置及自定义网络的使用

一、引言

1、什么是网络配置

        Docker的网络配置主要是指Docker容器与外部网络之间的连接设置，包括容器内部的IP地址、端口号等。Docker提供了多种网络模式，包括bridge、host、none等，以满足不同的需求。

        默认情况下，Docker使用bridge模式，即创建一个虚拟网桥，将容器连接到该网桥上，并自动分配IP地址。此外，Docker还支持自定义网络模式，允许用户自定义容器的网络配置。

        在进行Docker网络配置时，需要注意宿主机IP路由转发功能的开启，否则容器可能无法联网。此外，Docker还支持使用Open vSwitch、Flannel等开源网络解决方案，以实现更复杂的网络拓扑和流量控制。

2、Docker中的网络配置实现方式

1. Docker默认网桥：Docker安装时默认会创建一个名为docker0的网桥，它在内核层连通其他物理或虚拟网卡，将所有容器和本地主机放在同一个物理网络。使用docker network ls命令可以查看Docker安装时自动创建的三个网络：none、host和bridge。
2. 使用路由机制打通网络：在多台主机之间，可以通过路由机制打通网络，使容器之间能够相互通信。
3. 使用Open vSwitch（OVS）打通网络：Open vSwitch是一种开源的多层虚拟交换机，可用于在Docker容器之间实现复杂的网络拓扑和流量控制。
4. 使用flannel来打通网络：Flannel是一个为Kubernetes设计的开源网络解决方案，它提供了一个简单的网络解决方案，用于在容器之间建立直接的连接。
5. 使用Quagga实现自动学习路由：Quagga是一个开源的路由软件套件，可用于Docker容器的路由配置，实现自动学习路由的功能。

3、网络相关

        在学习网络模式的配置之前我们需要了解以下几个东西，分别是IP 、子网掩码 、网关 、DNS 、端口号等方面。

Ⅰ.子网掩码

IP地址是以网络号和主机号来标示网络上的主机的，我们把网络号相同的主机称之为本地网络，网络号不相同的主机称之为远程网络主机，本地网络中的主机可以直接相互通信；远程网络中的主机要相互通信必须通过本地网关（Gateway）来传递转发数据。

子网掩码是“255.255.255.0”的网络：
最后面一个数字可以在 0~255 范围内任意变化，因此可以提供 256 个 IP 地址。但是实际可用的 IP 地址数量是256-2 ，即 254 个，因为主机号不能全是 “0” 或全是 “1” 。
子网掩码是“255.255.0.0”的网络：
后面两个数字可以在 0~255 范围内任意变化，可以提供 255² 个 IP 地址。但是实际可用的 IP 地址数量是255²-2 ，即 65023 个。

①、子网掩码的组成

1. 同IP地址一样，子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。
2. 子网掩码32位与IP地址32位相对应，IP地址如果某位是网络地址，则子网掩码为1，否则为0。
3. 举个栗子：如：11111111.11111111.11111111.00000000

左边连续的1的个数代表网络号的长度，（使用时必须是连续的，理论上也可以不连续），右边连续的0的个数代表主机号的长度。

②、子网掩码的表示方法

1. 点分十进制表示法
   二进制转换十进制，每8位用点号隔开
   例如：子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000，表示为255.255.255.0
2. CIDR斜线记法
   IP地址/n
    
   1. 192.168.1.100/24，其子网掩码表示为255.255.255.0，二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
   2. 172.16.198.12/20，其子网掩码表示为255.255.240.0，二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
       

        例1中共有24个１，例2中共有20个１，所以n是这么来的。运营商ISP常用这样的方法给客户分配IP地址。

        n为1到32的数字，表示子网掩码中网络号的长度，通过n的个数确定子网的主机数=2^(32-n)-2（-2的原因：主机位全为0时表示本网络的网络地址，主机位全为1时表示本网络的广播地址，这是两个特殊地址）。

③、子网掩码的分类

1. 缺省子网掩码

   也叫默认子网掩码，即未划分子网，对应的网络号的位都置 1 ，主机号都置 0 。

   未做子网划分的IP地址：网络号＋主机号
    

   A类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0，用CIDR表示为/8

   B类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0，用CIDR表示为/16

   C类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0，用CIDR表示为/24

2. 自定义子网掩码

   将一个网络划分子网后，把原本的主机号位置的一部分给了子网号，余下的才是给了子网的主机号。其形式如下：

   做子网划分后的IP地址：网络号＋子网号＋子网主机号

   举个例子：

   如：192.168.1.100/25，其子网掩码表示：255.255.255.128

   意思就是将192.168.1.0这个网段的主机位的最高1位划分为了子网。关于子网划分将在下篇文章讲到，这里不在阐述。

Ⅱ、网关

网关实质上是一个网络通向其他网络的 IP 地址。
路由器（ Windows 下叫默认网关，网关就是路由，路由就是网关不要蒙）

【注意】网关的主机部分通常占用的是.1

Ⅲ、规则

        计算机的 IP 地址由两部分组成，一部分为网络标识，一部分为主机标识，同一网段内的计算机网络部分相同，主机部分不同同时重复出现。
路由器连接不同网段，负责不同网段之间的数据转发，交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址，在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP 地址不会互相重叠，即 IP 地址具有了唯一性。

        在计算机网络中，主机 ID 全部为 0 的地址为网络地址，而主机 ID 全部为 1 的地址为广播地址，这 2 个地址是不能分配给主机用的

二、Docker网络配置

        当你安装了docker,它会自动创建3个网络，可以使用

docker network ls

命令来查看

• bridge
• host

当你运行一个容器的时候，可以使用--network参数来指定你的容器连接到哪一个网络。

1、bridge模式

        Docker的默认网络模式。使用一个Docker内置的网桥Docker0作为容器的网络接口，容器之间互相隔离，但可以通过网络互相通信。这种模式下，容器和宿主机的地位是平等的，都连接到了一个叫作“网桥”的东西上。这种模式适用于构建复杂的多容器应用程序，容器之间需要互相通信，同时需要保持网络隔离的场景。

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。

bridge模式是docker的默认网络模式，不写--net参数，就是bridge模式。

使用命令运行一个容器使用并且运行

docker run -itd --name t1 -p 9999:8080 tomcat:8.5.20

【注意】
-p 参数可以出现多次，绑定多个端口号
 

docker run - itd -- name t1  - p 8080:8080 - p 9999:8080 tomcat:8.5.20

查看bridge信息

docker inspect bridge

可以看到它网桥是172.17.0.2，它的网关是172.17.0.1，网络模式是bridge

我们的主机上去访问我们虚拟机上的tomcat。Ip地址+端口

打开容器

docker run -itd --net=bridge --name cname iname

查看docker0网桥

ip addr

查看容器网络

ifconfig

docker0就像是一个路由器，容器就像是路由器下的设备，它们在同一个网段内，可以互相ping通。

2、host模式

        适用于需要容器与主机共享网络资源或者容器需要快速访问主机网络服务的场景。在启动容器时，使用host模式会使容器与宿主机共用同一个网络命名空间，容器将直接使用宿主机的IP地址与外界通信，并且共享宿主机的所有端口与IP。这种模式的优势在于网络性能比较好，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。

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。

docker run -itd --name host01 --net=host spring:1.0

3、None模式

容器没有任何网络接口，无法与外部网络或其他容器通信。适用于需要完全隔离的场景。

4、创建自定义网络(自定义IP)

Ⅰ、基本操作

①、创建自定义网络

docker network create 网段 name

②、删除网络

docker network rm xx

③、固定ip启动

docker run -itd --name net01 --net mynet --ip 172.18.0.2 spring:1.0

④、测试

docker exec -it net01 ping net02

⑤、跨网桥测试

docker exec -it net01 ping 172.0.0.2

Ⅱ、实例

我们首先需要创建一个网络

docker network create --subnet 172.18.0.0/16 --gateway 172.18.1.1 [name]

创建完成之后进行查看网络,自定义网络和网桥网络是一样的。

查看该网络的网段是多少

docker inspect net

启动tomcat容器指定对应的网络和对应的ip地址

docker run -it \
--name t1 \
-p 8080:8080 \
-v /soft:/usr/local/tomcat/webapps \
--net net \
--ip 172.18.0.2 \
tomcat:8.5.20

docker run \
--name m1 \
-v /mysql/conf/my.cnf:/etc/my.cnf \
-v /mysql/data:/var/lib/mysql \
--privileged=true \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--net net \
--ip 172.18.0.3 \
-d mysql/mysql-server:5.7

  我们需要在复制一个容器，因为他们没有ping的命令 

docker run -it \
--name c1 \
--net mynet \
--ip 172.20.100.100 \
-d centos

进入新创建的容器中， 进行连接。

也可以通过容器名进行连接

修改数据库连接的配置文件

自定义网络的方式可以通过容器名来访问