Docker网络模式

墨燃笔
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docker网络

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。

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

随机映射端口：
 docker run -itd  --name=为容器指定名称 -P 镜像名称
 
 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

示例

 #随机映射端口
 docker run -itd --name web1 -P nginx
 #查看映射端口号
 docker ps -a
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.41.46:49154
 
 
docker run -itd --name web1 -P nginx
 32dd3964a7910a8a7a5aa3e25936d2840ce9f220dff638afd7c89b4bc3b2ea2f
docker ps -a       #查看映射端口号，为49154
 CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                     NAMES
 32dd3964a791   nginx     "/docker-entrypoint.…"   6 seconds ago   Up 4 seconds   0.0.0.0:49154->80/tcp, :::49154->80/tcp   web1
curl http://192.168.41.46:49154     #使用宿主机IP:映射端口访问测试

image.png

 #指定映射端口，将容器的80端口映射到宿主机的48888端口
 docker run -itd --name web2 -p 48888:80 nginx
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.41.46:48888
 ​
 ​
 #指定映射端口，将容器的80端口映射到宿主机的48888端口
docker run -itd --name web2 -p 48888:80 nginx
 b3f51b63019564657a59b373eabfc1befb83545f8f0e2c11b97866618b25aada
docker ps -a
 CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                     NAMES
 b3f51b630195   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago   Up 3 seconds   0.0.0.0:48888->80/tcp, :::48888->80/tcp   web2
 32dd3964a791   nginx     "/docker-entrypoint.…"   7 minutes ago   Up 7 minutes   0.0.0.0:49154->80/tcp, :::49154->80/tcp   web1
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
curl http://192.168.41.46:48888
 ​
 #查看宿主机监听的端口号
netstat -natp|grep docker
 tcp        0      0 0.0.0.0:48888           0.0.0.0:*               LISTEN      2547/docker-proxy
 tcp        0      0 0.0.0.0:49154           0.0.0.0:*               LISTEN      2349/docker-proxy
 tcp6       0      0 :::48888                :::*                    LISTEN      2553/docker-proxy
 tcp6       0      0 :::49154                :::*                    LISTEN      2357/docker-proxy 
 
 #查看iptables规则，端口映射实际是做了一个DNAT转换，通过nat表进行转发的
iptables -nL -t nat
 ......
 Chain DOCKER (2 references)
 target     prot opt source               destination
 RETURN     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
 DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:49154 to:172.17.0.2:80
 DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:48888 to:172.17.0.3:80

image.png

image.png 端口映射，底层原理实际是做了一个DNAT转换。

192.168.41.46:49154 映射到 172.17.0.2:80
192.168.41.46:48888 映射到 172.17.0.3:80

Docker的网络模式

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。

查看docker的网络列表

再安装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

image.png

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。

Docker网络模式详解

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。

 #创建容器tt1，指定网络模式为 host
 #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，和宿主机共享端口范围。
 docker run -d --name tt1 --net=host nginx
 
 #访问宿主机的ip和80端口，则可以访问到tt1的nginx服务
 curl http://192.168.41.46:80

image.png

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。

 #基于镜像centos:7 创建一个名为test1的容器
docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash
 5f2df52e8b9fa4ec3b27989d789e325f2be186c94d05c992c3950c7e67474872
 #查看容器test1的pid号
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' test1
 3798
 #查看test1的网络命名空间编号，net:[4026532578]
ls -l /proc/3798/ns
 总用量 0
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 ipc -> ipc:[4026532575]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 mnt -> mnt:[4026532573]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 net -> net:[4026532578]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 pid -> pid:[4026532576]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 user -> user:[4026531837]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:12 uts -> uts:[4026532574]
 ​
 ​
 #创建test2容器，使用container网络模式，和test1共享网络命名空间
 docker run -itd --name test2 --net=container:test1 centos:7 bash
 3ce8696c5a8481597d9f398b534f80ef279f1e6d70867969a28375843ca57ba9
 #查看test2容器的pid
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' test2
 3931
 #查看test2容器的网络命名空间编号，net:[4026532578]，和test1相同。
ls -l /proc/3931/ns/
 总用量 0
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 ipc -> ipc:[4026532694]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 mnt -> mnt:[4026532692]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 net -> net:[4026532578]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 pid -> pid:[4026532695]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 user -> user:[4026531837]
 lrwxrwxrwx 1 root root 0 6月  27 16:26 uts -> uts:[4026532693]
 
 #可以看到test2和test1共享同一个网络命名空间

image.png

image.png

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。

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。

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