docker容器网络

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@RedHat ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
40793e9a84bd   bridge    bridge    local
8758384ef097   host      host      local
4a0a06be1be3   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

[root@RedHat ~]# docker network ls    //none模式
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
40793e9a84bd   bridge    bridge    local
8758384ef097   host      host      local
4a0a06be1be3   none      null      local
[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --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

/ # exit
[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --network host busybox    //host模式
/ # 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: ens160: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:e6:5a:58 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.157.10/24 brd 192.168.157.255 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fee6:5a58/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:1d:10:0a:41 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
/ # exit

[root@RedHat ~]# docker ps     //container模式
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND              CREATED      STATUS         PORTS     NAMES
4e63f0369e08   httpd     "httpd-foreground"   3 days ago   Up 3 seconds   80/tcp    stoic_darwin
[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --network container:4e63f0369e08 httpd
AH00558: httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 172.17.0.2. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
(98)Address already in use: AH00072: make_sock: could not bind to address 0.0.0.0:80
no listening sockets available, shutting down
AH00015: Unable to open logs

//容器独立的Network namespace
[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --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
/ # exit
//可以看到是没有对其做任何配置的

[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --network host busybox  //容器和真机共享network namespace
/ # 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: ens160: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:e6:5a:58 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.157.10/24 brd 192.168.157.255 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fee6:5a58/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:1d:10:0a:41 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::42:1dff:fe10:a41/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
23: veth61d520d@if22: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 
    link/ether 76:69:e2:2c:b6:b5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::7469:e2ff:fe2c:b6b5/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
25: vetha896f3f@if24: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 
    link/ether da:93:16:20:35:fa brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet6 fe80::d893:16ff:fe20:35fa/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
/ # exit
[root@RedHat ~]# docker ps    
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND              CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
7e9a8e570cbe   busybox   "sh"                 10 minutes ago   Up 10 minutes             loving_bose
c38efece8ccb   httpd     "httpd-foreground"   11 minutes ago   Up 11 minutes   80/tcp    gifted_shirley

[root@RedHat ~]# docker run -it --rm --network container:c38efece8ccb busybox   //容器和另一个容器共享network namespace
/ # 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
/ # 

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。

[root@RedHat ~]# nmcli dev  //查看
DEVICE       TYPE      STATE   CONNECTION 
ens160       ethernet  已连接  ens160     
docker0      bridge    已连接  docker0    
vethfb1a631  ethernet  未托管  --         
lo           loopback  未托管  --         

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apache，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。

[root@RedHat ~]# docker run -it --rm httpd    //启动一个httpd容器
AH00558: httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 172.17.0.2. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
AH00558: httpd: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 172.17.0.2. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message
[Mon Mar 01 16:32:09.660256 2021] [mpm_event:notice] [pid 1:tid 140103006585984] AH00489: Apache/2.4.46 (Unix) configured -- resuming normal operations
[Mon Mar 01 16:32:09.660746 2021] [core:notice] [pid 1:tid 140103006585984] AH00094: Command line: 'httpd -D FOREGROUND'
172.17.0.3 - - [01/Mar/2021:16:32:54 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 45
172.17.0.1 - - [01/Mar/2021:16:33:15 +0000] "GET / HTTP/1.1" 200 45

[root@RedHat ~]# docker ps    //启动另一个终端查看
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND              CREATED         STATUS         PORTS     NAMES
c38efece8ccb   httpd     "httpd-foreground"   4 seconds ago   Up 4 seconds   80/tcp    gifted_shirley
[root@RedHat ~]# docker run -it --rm busybox    //启动第二个容器
/ # 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
24: eth0@if25: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:ac:11:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.3/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
/ # wget -O - 172.17.0.2    //访问测试
Connecting to 172.17.0.2 (172.17.0.2:80)
writing to stdout
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>
-                    100% |*************************************************************************************|    45  0:00:00 ETA
written to stdout
/ # 

[root@RedHat ~]# curl 172.17.0.2    //使用真机访问
<html><body><h1>It works!</h1></body></html>

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：

[root@RedHat ~]# docker network inspect bridge    
[
    {
        "Name": "bridge",
        "Id": "40793e9a84bd064ec07749c7b6c3a2e03e3c3de4b016b40adbaf8a9808bf6af8",
        "Created": "2021-03-02T00:05:39.817446027+08:00",
        "Scope": "local",
        "Driver": "bridge",
        "EnableIPv6": false,
        "IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.17.0.0/16",
                    "Gateway": "172.17.0.1"
                }
            ]
        },
        "Internal": false,
        "Attachable": false,
        "Ingress": false,
        "ConfigFrom": {
            "Network": ""
        },
        "ConfigOnly": false,
        "Containers": {
            "7e9a8e570cbe10007ae04bdab42c085a37443561574b41cb1c4b38a9c8f8b982": {
                "Name": "loving_bose",
                "EndpointID": "1c1daebd6f5f6f2926b33174a9a95ba2f555b7644083d2d401bb726ed553f473",
                "MacAddress": "02:42:ac:11:00:03",
                "IPv4Address": "172.17.0.3/16",
                "IPv6Address": ""
            },
            "c38efece8ccb6f3f17a98893009e6a3ad00457b88a4ed1b44c6ff03cc415f564": {
                "Name": "gifted_shirley",
                "EndpointID": "065f713c0b31708414f74d3803f72c7ed18fadf464fd0da141a1a49c64c0ca5a",
                "MacAddress": "02:42:ac:11:00:02",
                "IPv4Address": "172.17.0.2/16",
                "IPv6Address": ""
            }
        },
        "Options": {
            "com.docker.network.bridge.default_bridge": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_icc": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade": "true",
            "com.docker.network.bridge.host_binding_ipv4": "0.0.0.0",
            "com.docker.network.bridge.name": "docker0",
            "com.docker.network.driver.mtu": "1500"
        },
        "Labels": {}
    }
]