Docker网络实现原理

news2024/9/23 5:35:43

目录

1 Docker网络实现原理

1.2 为容器创建端口映射

方法一:随机映射端口(从32768开始)

方法二:指定映射端口

1.3 查看容器的输出和日志信息

二 Docker的网络模式

2.1 Docker的网络模式(4+1)

2.2 查看docker 的网络列表

2.3 指定容器网络模式

三 Docker网络模式详解

3.1 host模式

3.2 container模式

3.3 none 模式

3.4 bridge 模式

3.5 自定义网络模式

3.5.1 创建自定义网络:

3.5.2 删除自定义网络:

四 Docker容器网络生产经验

4.1 docker的网络建议和宿主机的IP"对照”

4.2 daemon.json 配置介绍(键值对的格式)

五 总结:

5.1 host模式:

5.2 container模式:

5.3 none模式:

5.4 bridge模式:

5.5 简约总结


1 Docker网络实现原理

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 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直接通过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机(端口映射),即 docker run 创建容器时候,通过 -p 或者 -P 参数来启用。访问容器的时候,就通过 [宿主机IP]:[映射端口] 访问容器。

 

没有做映射,其他主机是没办法联通的。

1.2 为容器创建端口映射

端口映射,底层原理实际是做了一个DNAT转换。

方法一:随机映射端口(从32768开始)

 docker run -itd  --name=为容器指定名称 -P 镜像名称
复制代码

 

方法二:指定映射端口

 docker run -itd --name=为容器指定名称 -p 宿主机端口:容器端口 镜像名称
复制代码

 

1.3 查看容器的输出和日志信息

docker logs 容器的ID/名称
复制代码

主意:docker logs 主要是打印容器主进程的日志

 

 

docker inspect 容器ID/名称
复制代码

 

二 Docker的网络模式

2.1 Docker的网络模式(4+1)

  • Host: 容器不会虚拟出自己的网卡,配置主机的IP等,而是使用宿主机的IP和端口
  • Container: 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
  • None: 该模式关闭了容器的网络功能。
  • Bridge: 默认为该模式,此模式会为每一个容器分配,设置IP等,并将容器连接到一个docker0 的虚拟网桥,通过docker 0 网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
  • 自定义网络

在安装Docker 时,它会自动创建三个网络:bridge(创建容器默认连接到此网络),none,host。

2.2 查看docker 的网络列表

在安装Docker 时,它会自动创建三个网络:bridge(创建容器默认连接到此网络),none,host。

 #查看docker的网络列表
 docker network ls
 或者
 docker network list
复制代码

 

2.3 指定容器网络模式

 #使用docker' run 创建Docker容器时,可以用--net 或--network 选项指定容器的网络模式
 host模式:使用 --net=host 指定。
 none模式:使用 --net=none 指定。
 container模式:使用--net=container:NAME/ID指定。
 bridge模式:使用 --net=bridge 指定,默认设置,可省略。
复制代码

三 Docker网络模式详解

3.1 host模式

  • 相当于Vmware中的桥接模式,与宿主机在同一个网络中,但没有独立IP地址。
  • 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Network Namespace隔离。
  • 一个Docker容器一般会分配一个独立的NetworkNamespace。但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NetworkNamespace,而是和宿主机共用一个NetworkNamespace。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。

容器和宿主机共享网络命名空间,但没有独立IP地址,使用宿主机的IP地址,和宿主机共享端口范围,例如宿主机使用了80端口,那么容器不能使用80端口。这种模式比较方便,但不安全。

 

 

host模式中的IP是和宿主机是共享同一个IP地址的 容器使用的端口号共享同一个范围的,与宿主机是共享一个命令空间的。

3.2 container模式

  • container模式: 使用 –net=contatiner:NAME/ID 指定。
  • 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。 可以在一定程度上节省网络资源,容器内部依然不会拥有所有端口。
  • 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(回环网卡)设备通信。

新创建的B容器和A容器共享命名空间。假如A容器使用了80端口,B容器就不能使用80端口。

 

 

使用container模式创建的容器是共享网络命名空间的,但是端口号不能相同,外部网络想要访问容器,就可以指定一个容器的端口号进行访问操作,容器之间相互通信是通过IO回环网卡相互通信

state字段有一个pid号

 

 

 

 

创建一个默认模式,不指定

 

3.3 none 模式

  • none模式:使用 --net=none 指定
  • 使用none 模式,docker 容器有自己的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。
  • 这种网络模式下,容器只有lo 回环网络,没有其他网卡。
  • 这种类型没有办法联网,但是封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
  • 该容器将完全独立于网络,用户可以根据需要为容器添加网卡。此模式拥有所有端口。(none网络模式配置网络
  • 特殊情况下才会用到,一般不用。

 

none模式下的容器没有命令空间,虽然拥有所有的配置,但是配置都是空的

3.4 bridge 模式

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

相当于Vmware中的nat模式,容器使用独立network Namespace, 并连接到docker0虚拟网卡I通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信,此模式会为每. 个容器分配Network Namespace、 设置IP等,并将一一个 主机上的Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。

(1)当Docker进程启动时,会在主机上创建一个名为docker0的虛拟网桥,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。

(2)从docker0子网中分配一个IP给容器使用(分配一个和网桥相同网段内的IP,网桥作为网关),并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虛拟网卡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。

(3)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veth*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。

(4)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。

每个容器有自己独立的命名空间。容器之间通过网桥转发进行通信,成对的网络设备veth pair。

 

创建容器

3.5 自定义网络模式

直接使用bridge 模式,是无法指定IP运行docker 的,例如执行以下命令就会报错

3.5.1 创建自定义网络:

需要先自定义网络,再指定IP运行docker。

3.5.2 删除自定义网络:

如果想要删除自定义的网络,可以使用 docker network rm 网络模式名称 进行删除,例如docker network rm mynet

删除网络模式前,需要先确保使用该网络模式创建的容器已退出(即已停止)。如果容器仍在运行,则该网络无法删除。

四 Docker容器网络生产经验

4.1 docker的网络建议和宿主机的IP"对照”

比如宿主机地址10.2.5.6,容器的地址就可以修改为172.5.6.x,这样方便在故障发生时,更容易定位故障节点位置。

4.2 daemon.json 配置介绍(键值对的格式)

 # daemon.json 配置介绍
 {
  "graph": "/data/docker",
  "storage-driver": "overlay2",
  "insecure-registries": ["registry.access.redhat.com", "quay.io"],
  "registry-mirrors": ["https://3u6mkfxb.mirror.aliyuncs.com"],
  "bip": "172.24.38.1/24",       #指定网桥的网段,这里不能写0,必须写1
  "exec-opts": ["native. cgroupdriver= systemd"],
  "live-restore": true
 }
 ​
 #配置项注意点:
 ● graph:该关键字未来将被弃用,可以采用"data-root" 替代。
 ● storage-driver:存储驱动,即分层文件系统。
 ● insecure-registries:不安全的docker registries, 即使用http协议推拉镜象。
 ● registry-mirrors:加速站点,一般可以使用阿里、网易云、docker中国 (https: //registry.docker-cn.com)的地址。
 ● bip:指定doccer bridge地址(不能以.0结尾),生产中建议采用172.xx.yy.1/24,其中xx. yy为宿主机ip后四位,方便定位问题。
 ● 若启动失败,查看/var/log/message 日志排错。
 ● live-restore:启用实时还原。
 默认情况下,当Docker守护程序终止时,它将关闭正在运行的容器。从Docker Engine 1.12开始,您可以配置守护程序,以便在守护程序不可用时容器仍在运行。此功能称为实时还原。实时还原选项有助于减少由于守护程序崩溃,计划内的停机或升级而导致的容器停机时间。
 ​
 ​
 #使用配置文件/etc/docker/daemon.json (没有时新建该文件)
 vim /etc/docker/daemon.json
 {
 " insecure-registries": ["192.168.10.7:666"],
 "registry-mirrors": ["https://3u6mkfxb.mirror.aliyuncs.com"],
 "live-restore": true
 }
复制代码

五 总结:

5.1 host模式:

host模式下的容器是和宿主机共享网络命令空间,端口不能冲突

5.2 container模式:

container模式下是容器和容器共享网络命名空间,端口不可以一样会冲突,不与宿主机共享网络命名空间,端口可以相同

5.3 none模式:

none模式下的所有的容器都有独立的网络命令空间,但是配置都是空的。

5.4 bridge模式:

bridge模式是docker默认模式,每个容器都有独立的网络命名空间,每个容器的IP都是与docker0网桥在同一个网段,并且每个容器都会接入docker0网桥,在创建容器的时候docker会自动生成一对veth pair网络设备,eth放在容器内做容器网卡,veth放在docker0网桥上面,这一对设备做数据通道,如果要对外进行通信,docker会做DNAT网络转换,转发映射到物理网卡上

5.5 简约总结

host  容器与宿主机共享网络命名空间

container   容器与指定的容器共享网络命令空间

none  容器没有任何网络设置

bridge   容器拥有独自的网络命名空间,且拥有独立的IP,端口,路由等,使用veth pair连接docker0网桥,兵役docker0网桥为默认网关

自定义  使用docker network create创建一个自定义的网络



docker  run -p (大写) 随机端口
            -P主机映射端口:容器端口

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