【Docke笔记】Docker网络模式与容器间通信

蔚落 2023-10-08 15:52 41阅读 0赞

本篇主要是Docker网络模式与容器间通信。  
[上一篇：【Docker基础篇】Docker核心概念与指令][Docker_Docker]

#### 文章目录 ####

*  一、预备知识点
 *  二、Docker网络模式
 *   *  1、查看Docker网络模式
     *  2、bridge网络模式
     *   *  \- 原理
         *  \- 实现
         *  \- 图解
     *  3、host网络模式
     *   *  \- 原理
         *  \- 实现
         *  \- 图解
     *  4、none网络模式
     *   *  \- 原理：
         *  \- 实现：
     *  5、container 网络模式
     *   *  \- 原理：
         *  \- 实现：
         *  \- 图解：
 *  三、自定义网络
 *   *  1、用自定义网络实现容器互连
     *  2、网络的连接、断开与移除
     *  3、DNS

![在这里插入图片描述][ac8e65a9b39943b48484cd3d5b5c09b9.png]

## 一、预备知识点 ##

了解Docker网络模式前，先准备点计算机网络。

> 1、Veth：  
> Veth是Linux中一种虚拟出来的网络设备，veth设备总是成对出现，所以一般也叫veth-pair。veth模拟了在物理世界里的两块网卡，以及一条网线。通过它可以将两个虚拟的设备连接起来，让他们之间相互通信。

![在这里插入图片描述][fbe1589ca3754e1295e882cae8b8fc92.png]  
如：v-a和v-b是一对veth设备，v-a收到的数据会从v-b发出。相反，v-b收到的数据会从v-a发出。Veth就像一根网线。  
![在这里插入图片描述][2390d211d73f47dab4383b8d7ff42dc2.png]  
Veth设备的特点：

*  veth和其它的网络设备都一样，一端连接的是内核协议栈
 *  veth设备是成对出现的，另一端两个设备彼此相连
 *  一个设备收到协议栈的数据发送请求后，会将数据发送到另一个设备上去  
    ![在这里插入图片描述][cbab2deb2bb54675ba5130673aacdfce.png]

veth的2头都直接连着网络协议栈，所以创建一个veth对，主机上就会多2个网卡。  
![在这里插入图片描述][4489ad8aef744c689b1aadb50a72ee62.png]  
veth的实现和底层理解参考[这里][Link 1]。

> 2、eth0:  
> ethernet的简写，以太网接口与网卡对应，每个硬件网卡(一个MAC)对应一个以太网接口，其工作完全由网卡相应的驱动程序控制。

如果物理网卡只有一个，而却有eth1，eth2等，则可能存在无线网卡或多个虚拟网卡，虚拟网卡由系统创建或通过应用层程序创建，作用与物理网卡类似。  
![在这里插入图片描述][5e7ac1f234c14f26a3ca53f4c4b4e711.png]

3、网卡和网桥  
![在这里插入图片描述][099fff4397db48abbef41743f89ac78f.png]

参考[这里][Link 2]。

## 二、Docker网络模式 ##

### 1、查看Docker网络模式 ###

docker network ps

安装 Docker 以后，会默认创建三种网络：bridge、host、none  
![在这里插入图片描述][d59089af77324fddb1bf2d6b8e051d91.png]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>网络模式</th> 
   <th>特点</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>bridge</td> 
   <td>为每个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，默认为bridge模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>host</td> 
   <td>容器将不会虚拟出自己的网卡，也不会配置自己的IP，而是使用宿主机的IP和端口</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>none</td> 
   <td>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和网桥连接、IP等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>container</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2、bridge网络模式 ###

#### \- 原理 ####

> bridge模式下，Docker守护进程会创建一个虚拟以太网桥docker0，新建的容器会自动桥接到这个接口，附加在其上的任何网卡之间都能自动转发数据包。

> 默认情况下，守护进程会创建一对对等虚拟设备接口 veth pair，将其中一个接口设置为容器的 eth0接口（容器的网卡）。另一个接口放置在宿主机的命名空间中，以类似 vethxxx这样的名字命名，从而将宿主机上的所有容器都连接到这个内部网络上。

#### \- 实现 ####

首先以busybox为镜像创建容器net01（[BusyBox][] 是一个集成了三百多个最常用Linux命令和工具的软件）

docker run -it --name net01 busybox

ip addr查看信息：  
![在这里插入图片描述][8705ba6d2d91421594c70877b4ca7ad0.png]  
查看宿主机的ip addr信息：  
![在这里插入图片描述][0aaf2dbc5357465ca70d410585cf4610.png]

可以看到：  
守护进程创建的一对对等虚拟设备接口 veth pair，将其中一个接口设置为容器的 eth0 接口（容器的网卡），另一个接口放置在宿主机的命名空间中，即图中的veth7353413  
  
同时，守护进程还会从网桥 docker0 的私有地址空间中分配一个 IP 地址和子网给该容器，并设置 docker0 的 IP 地址为容器的默认网关。

查看网桥信息
    brctl show
    #指令安装：
    yum install -y bridge-utils

![在这里插入图片描述][cd4922b770dd4641a26b0b5edc486038.png]  
容器的IP地址和Gateway信息，可以docker inspect在NetworkSettings中查看

docker inspect 容器名 |grep  -i NetworkSettings -A 50|grep -Ei "Gateway|IPAddress

![在这里插入图片描述][4d9d35dc34794a0c9d1eea536281b5e4.png]  
查看bridge网络模式下的所有容器信息：

docker network inspect bridge

![在这里插入图片描述][15bc94e6179d4c7e915013b5355bb768.png]  
因bridge是创建容器时默认使用的网络模式，所以docker run时不用加–net bridge指定

#### \- 图解 ####

![在这里插入图片描述][b9a32f6af47d42fc90256058cea68b54.png]  
步骤总结就是：

*  Docker Daemon 利用 veth pair 技术，在宿主机上创建一对对等虚拟网络接口设备，假设为 veth0 和 veth1。而 veth pair 技术的特性可以保证无论哪一个 veth 接收到网络报文，都会将报文传输给另一方。
 *  Docker Daemon 将 veth0 附加到 Docker Daemon 创建的 docker0 网桥上。保证宿主机的网络报文可以发往 veth0；
 *  Docker Daemon 将 veth1 添加到 Docker Container 所属的 namespace 下，并被改名为 eth0。如此一来，宿主机的网络报文若发往 veth0，则立即会被 Container 的 eth0 接收，实现宿主机到 Docker Container 网络的联通性；同时，也保证 Docker Container 单独使用 eth0，实现容器网络环境的隔离性。

### 3、host网络模式 ###

#### \- 原理 ####

> host网络模式的容器，直接使用宿主机的 IP 地址与外界进行通信，若宿主机的 eth0 是一个公有 IP，那么容器也拥有这个公有 IP，无需额外进行 NAT 转换，同时容器内服务的端口也可以使用宿主机的端口。

> host 网络模式可以让容器共享宿主机网络栈，这样的好处是外部主机与容器直接通信，但是容器的网络缺少隔离性。

#### \- 实现 ####

创建host网络模式的容器net02，注意这时要加–net host指定模式：

docker run -it --name net02 --net host busybox

ip addr查看信息，和宿主机的ip addr信息完全一致

![在这里插入图片描述][f3bb2311e12f4212bb6f65cedb1a7560.png]  
再查看host网络模式下的所有容器信息，可以看到net02容器

docker network inspect host

![在这里插入图片描述][b847f86cbab147fc92f1016840247f9c.png]

#### \- 图解 ####

![在这里插入图片描述][a879c01d4b894a9ba9a9e0702eecf98f.png]

### 4、none网络模式 ###

#### \- 原理： ####

> none 网络模式是指禁用网络功能，只有 lo 接口。

> none 网络模式即不为 Docker Container 创建任何的网络环境，容器内部就只能使用 loopback 网络设备，不会再有其他的网络资源。

lo，即locate，lo其实是一个系统虚拟的环回接口，它的IP地址是127.0.0.1，利用这个接口可以实现系统内部（一个本地进程为另一个本地进程）发送和接收数据。

#### \- 实现： ####

–net none指定容器网络模式，创建net03容器

docker run -it --name net03 --net none busybox

![在这里插入图片描述][c778f8e9e86f429ebbbba8cd38313d89.png]  
docker network inspect none 查看所有 none 网络模式下的容器：  
![在这里插入图片描述][fc7463c47f5c4b3a9c412454256ba1ab.png]

### 5、container 网络模式 ###

#### \- 原理： ####

> 创建容器时通过参数 --net container:容器名称或ID。Container 网络模式即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

> 处于这个模式下的 Docker 容器会共享一个网络栈，这样两个容器之间可以使用 localhost 高效快速通信，两个容器除了网络方面相同之外，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的

#### \- 实现： ####

基于容器net01创建container网络模式的容器net04

docker run -it --name net04 --net container:net01 busybox

查看net04和net01的addr信息：  
![在这里插入图片描述][7614d31520134a84b344c1df335b6f5c.png]  
可以看到，容器net04直接使用了net01的网卡信息。此时，stop容器net01，容器net04就只剩下lo接口了：  
![在这里插入图片描述][2bd22922c76d4564afd98292a94d82d6.png]  
接下来重启net01，再重启net04，可以看到网卡信息恢复正常了：  
![在这里插入图片描述][85106904c7034bc2b39f28b8b765f28f.png]

#### \- 图解： ####

![在这里插入图片描述][8503791de228494cba5884b76fe864d2.png]

## 三、自定义网络 ##

考虑到安全性问题，实际开发中，我们常使用自定义网络来进行容器间的通信。

> 从 Docker 1.10 版本开始，docker daemon 实现了一个内嵌的 DNS server，使容器可以直接通过容器名称（run的时候用–name指定）通信。但是使用 Docker DNS 有个限制：只能在 user-defined 网络中使用，即自定义网络，而不是安装Docker后自带的三个网络。

### 1、用自定义网络实现容器互连 ###

**第一步：新建网络，起名test–net**

docker network create -d bridge test--net

参数：

*  \-d：参数指定 Docker 网络类型，即–driver
 *  更多参数可docker network create --help查看

![在这里插入图片描述][b0aa156ef7dc459e88edfd437ee66326.png]  
  
  
**第二步：运行一个容器并连接到新建自定义网络 test–net**

docker run -it --name net05 --net test--net busybox

docker inspect 查看容器的网络信息，在NetworkSettings中:  
![在这里插入图片描述][758e4fa0a0b0430d8758258f9c9a54cd.png]  
  
  
**第三步：再创建一个容器，并连接到新建自定义网络 test–net，并ping上一步中创建的容器**  
![在这里插入图片描述][54b38c823eb5403d9b9ecc5fcb7d3322.png]  
当然，ping容器的Name和IP地址都可以，操作如下图：  
![在这里插入图片描述][cb58706692da421bbae3f70c7c6d32c2.png]

可以看到容器net05和net06成功建立了互连关系！

### 2、网络的连接、断开与移除 ###

*  连接网络

docker network connect 网络名称 容器名称

docker inspect 查看网络信息可以看到多了一个默认的bridge：  
![在这里插入图片描述][d473613fb3074ad28922bcc383be242e.png]

*  断开网络

docker network disconnect 网络名称 容器名称

断开net05新增的bridge网络，再docker inspect 查看容器网络信息，只剩一个test–net网络了:  
![在这里插入图片描述][c2bea52437364daea70d5a341901fa0c.png]

*  移除网络

docker network rm 网络名称

删除某自定义网络，但当通过该自定义网络创建了容器，则该网络无法删除。

### 3、DNS ###

最后，关于DNS，可在宿主机的/etc/docker/daemon.json文件中来增加以下内容来设置全部容器的DNS：

{
        
      "dns" : [
        "114.114.114.114",
        "8.8.8.8"
      ]
    }

设置后，启动容器的 DNS 会自动配置为 114.114.114.114 和 8.8.8.8.8。配置完成后，需要重启docker才能生效，重启所有docker直接`systemctl restart docker`。

--------------------

systemtl系列指令功能强大，了解更多可跳这里[here][]。

[Docker_Docker]: https://blog.csdn.net/llg___/article/details/125633596
[ac8e65a9b39943b48484cd3d5b5c09b9.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/ac8e65a9b39943b48484cd3d5b5c09b9.png
[fbe1589ca3754e1295e882cae8b8fc92.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/fbe1589ca3754e1295e882cae8b8fc92.png
[2390d211d73f47dab4383b8d7ff42dc2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2390d211d73f47dab4383b8d7ff42dc2.png
[cbab2deb2bb54675ba5130673aacdfce.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/cbab2deb2bb54675ba5130673aacdfce.png
[4489ad8aef744c689b1aadb50a72ee62.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4489ad8aef744c689b1aadb50a72ee62.png
[Link 1]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/411224778
[5e7ac1f234c14f26a3ca53f4c4b4e711.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5e7ac1f234c14f26a3ca53f4c4b4e711.png
[099fff4397db48abbef41743f89ac78f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/099fff4397db48abbef41743f89ac78f.png
[Link 2]: https://blog.csdn.net/m0_47169474/article/details/119002358
[d59089af77324fddb1bf2d6b8e051d91.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/d59089af77324fddb1bf2d6b8e051d91.png
[BusyBox]: https://baike.baidu.com/item/busybox/427860
[8705ba6d2d91421594c70877b4ca7ad0.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8705ba6d2d91421594c70877b4ca7ad0.png
[0aaf2dbc5357465ca70d410585cf4610.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/0aaf2dbc5357465ca70d410585cf4610.png
[cd4922b770dd4641a26b0b5edc486038.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/cd4922b770dd4641a26b0b5edc486038.png
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[8503791de228494cba5884b76fe864d2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8503791de228494cba5884b76fe864d2.png
[b0aa156ef7dc459e88edfd437ee66326.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/b0aa156ef7dc459e88edfd437ee66326.png
[758e4fa0a0b0430d8758258f9c9a54cd.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/758e4fa0a0b0430d8758258f9c9a54cd.png
[54b38c823eb5403d9b9ecc5fcb7d3322.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/54b38c823eb5403d9b9ecc5fcb7d3322.png
[cb58706692da421bbae3f70c7c6d32c2.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/cb58706692da421bbae3f70c7c6d32c2.png
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[c2bea52437364daea70d5a341901fa0c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/c2bea52437364daea70d5a341901fa0c.png
[here]: https://www.cnblogs.com/zwcry/p/9602756.html