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。
当创建一个 Docker 容器的时候,同时会创建了一对 veth pair 接口(当数据包发送到一个接口时,另外一个接口也可以收到相同的数据包)。这对接口一端在容器内,另一端在宿主机本地,名称以 veth 开头(例如 vethAQI2QT)。通过这种方式,主机可以跟容器通信。
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。
[root@k8s-1 ~]# docker run -it -h centos-docker --network="host" --name centos3 centos:latest
[root@centos-docker /]# ip addr
#与宿主机一致
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。
[root@k8s-1 ~]# docker run -it --network=container:8fd49236af8e --name centos3 centos:latest
[root@docker-centos /]# ip addr
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
20: eth0@if21: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
一个容器使用另一个容器的网卡。
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。
[root@k8s-1 ~]# docker run -it -h centos-docker --network="none" --name centos2 centos:latest
[root@centos-docker /]# ip addr
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
网桥模式(默认Bridge)
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--net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。
[root@centos-docker /]# ip addr
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
23: eth0@if24: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:ac:11:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 172.17.0.3/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
Docker网络相关命令
docker network [cmd]
# 查看网桥
docker network ls
# 创建网桥
docker network create [网桥名称]
# 查看网桥信息
docker network inspect [网桥的名称|ID]
# 连接一个容器
docker network connect [网络名称] [容器名称]
# 断开一个连接
docker network disconnect [网络名称] [容器名称]
# 删除一个网桥
docker network rm [网桥名称]
# 清除所有网桥(清除除了默认的三个网桥之外和正在使用的)
docker network prune
Docker用到的Linux网络技术分别有:网络名称空间、Veth、iptables、网桥、路由。
1、网络名称空间
为了支持网络协议栈的多实例,Linux在网络协议栈中引入了网络名称空间(network namespace),不同的网络名称空间是相互隔离的。
创建网络空间
[root@k8s-1 ~]# ip netns add test001
[root@k8s-1 ~]# ip netns add test002
[root@k8s-1 ~]# ip netns list
test002
test001
创建veth网络设备 peer
[root@k8s-1 ~]# ip link add veth01 type veth peer name veth02
[root@k8s-1 ~]# ip add
---
16: veth02@veth01: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether 22:30:7c:38:b7:d7 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
17: veth01@veth02: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether e6:93:6f:5c:f1:43 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
绑定网络设备
[root@k8s-1 ~]# ip link set veth01 netns test001
查看veth设备
[root@k8s-1 ~]# ip link show
[root@k8s-1 ~]# ip netns exec test001 bash
[root@k8s-1 ~]# ip link show
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
17: veth01@if16: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
link/ether e6:93:6f:5c:f1:43 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
[root@k8s-1 ~]# exit
定义网络命名空间IP
[root@k8s-1 ~]# ip netns exec test001 ip addr add 10.0.0.1/24 dev veth01
[root@k8s-1 ~]# ip netns exec test001 ip addr
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
17: veth01@if16: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
link/ether e6:93:6f:5c:f1:43 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
inet 10.0.0.1/24 scope global veth01
valid_lft forever preferred_lft forever
Docker中的容器和主机的网络是使用veth连接的。