5 年工作经验，Docker 的几种网络模式都说不清，你敢信？

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@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
cd97bb997b84        bridge              bridge              local
0a04824fc9b6        host                host                local
4dcb8fbdb599        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

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。

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 nginx，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。

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：

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置

docker 容器网络配置

Linux 内核实现名称空间的创建

ip netns 命令

可以借助 ip netns 命令来完成对 Network Namespace 的各种操作。ip netns 命令来自于 iproute 安装包，一般系统会默认安装，如果没有的话，请自行安装。

注意：ip netns 命令修改网络配置时需要 sudo 权限。

可以通过 ip netns 命令完成对 Network Namespace 的相关操作，可以通过 ip netns help 查看命令帮助信息：

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id

默认情况下，Linux 系统中是没有任何 Network Namespace 的，所以 ip netns list 命令不会返回任何信息。

创建 Network Namespace

通过命令创建一个名为 ns0 的命名空间：

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0

新创建的 Network Namespace 会出现在/var/run/netns/目录下。如果相同名字的 namespace 已经存在，命令会报 Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists 的错误。

[root@localhost ~]# ls /var/run/netns/
ns0
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists

对于每个 Network Namespace 来说，它会有自己独立的网卡、路由表、ARP 表、iptables 等和网络相关的资源。

操作 Network Namespace

ip 命令提供了 ip netns exec 子命令可以在对应的 Network Namespace 中执行命令。

查看新创建 Network Namespace 的网卡信息

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 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

可以看到，新创建的 Network Namespace 中会默认创建一个 lo 回环网卡，此时网卡处于关闭状态。此时，尝试去 ping 该 lo 回环网卡，会提示 Network is unreachable

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
connect: Network is unreachable

127.0.0.1是默认回环网卡

通过下面的命令启用 lo 回环网卡：

[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ip link set lo up
[root@localhost ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
PING 127.0.0.1 (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.029 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.029 ms
^C
--- 127.0.0.1 ping statistics ---
2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 1036ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.029/0.029/0.029/0.000 ms

转移设备

我们可以在不同的 Network Namespace 之间转移设备（如 veth）。由于一个设备只能属于一个 Network Namespace ，所以转移后在这个 Network Namespace 内就看不到这个设备了。

其中，veth 设备属于可转移设备，而很多其它设备（如 lo、vxlan、ppp、bridge 等）是不可以转移的。

veth pair

veth pair 全称是 Virtual Ethernet Pair，是一个成对的端口，所有从这对端口一端进入的数据包都将从另一端出来，反之也是一样。

引入 veth pair 是为了在不同的 Network Namespace 直接进行通信，利用它可以直接将两个 Network Namespace 连接起来。

创建 veth pair

[root@localhost ~]# ip link add type veth
[root@localhost ~]# ip a

4: veth0@veth1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 0a:f4:e2:2d:37:fb brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
5: veth1@veth0: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether 5e:7e:f6:59:f0:4f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

可以看到，此时系统中新增了一对 veth pair，将 veth0 和 veth1 两个虚拟网卡连接了起来，此时这对 veth pair 处于”未启用“状态。

实现 Network Namespace 间通信

下面我们利用 veth pair 实现两个不同的 Network Namespace 之间的通信。刚才我们已经创建了一个名为 ns0 的 Network Namespace，下面再创建一个信息 Network Namespace，命名为 ns1

[root@localhost ~]# ip netns add ns1
[root@localhost ~]# ip netns list
ns1
ns0

然后我们将 veth0 加入到 ns0，将 veth1 加入到 ns1

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
0

然后我们分别为这对 veth pair 配置上 ip 地址，并启用它们

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
1

查看这对 veth pair 的状态

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
2

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
3

从上面可以看出，我们已经成功启用了这个 veth pair，并为每个 veth 设备分配了对应的 ip 地址。我们尝试在 ns1 中访问 ns0 中的 ip 地址

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
4

可以看到，veth pair 成功实现了两个不同 Network Namespace 之间的网络交互。

四种网络模式配置

bridge 模式配置

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
5

在创建容器时添加--network bridge 与不加--network 选项效果是一致的

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
6

none 模式配置

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
7

container 模式配置

启动第一个容器

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
8

启动第二个容器

docker network inspect bridge   #查看bridge网络的详细配置
9

可以看到名为 b2 的容器 IP 地址是 10.0.0.3，与第一个容器的 IP 地址不是一样的，也就是说并没有共享网络，此时如果我们将第二个容器的启动方式改变一下，就可以使名为 b2 的容器 IP 与 B3 容器 IP 一致，也即共享 IP，但不共享文件系统。

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
0

此时我们在b1容器上创建一个目录

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
1

到 b2 容器上检查/tmp 目录会发现并没有这个目录，因为文件系统是处于隔离状态，仅仅是共享了网络而已。

在 b2 容器上部署一个站点

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
2

在 b1 容器上用本地地址去访问此站点

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
3

host 模式配置

启动容器时直接指明模式为 host

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
4

此时如果我们在这个容器中启动一个 http 站点，我们就可以直接用宿主机的 IP 直接在浏览器中访问这个容器中的站点了。

容器的常用操作

查看容器的主机名

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
5

在容器启动时注入主机名

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
6

手动指定容器要使用的 DNS

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
7

手动往/etc/hosts 文件中注入主机名到 IP 地址的映射

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
8

开放容器端口

执行 docker run 的时候有个-p 选项，可以将容器中的应用端口映射到宿主机中，从而实现让外部主机可以通过访问宿主机的某端口来访问容器内应用的目的。

-p 选项能够使用多次，其所能够暴露的端口必须是容器确实在监听的端口。

-p 选项的使用格式：

-p containerPort
将指定的容器端口映射至主机所有地址的一个动态端口
-p hostPort : containerPort
将容器端口 containerPort 映射至指定的主机端口 hostPort
-p ip :: containerPort
将指定的容器端口 containerPort 映射至主机指定 ip 的动态端口
-p ip : hostPort : containerPort
将指定的容器端口 containerPort 映射至主机指定 ip 的端口 hostPort

动态端口指的是随机端口，具体的映射结果可使用 docker port 命令查看。

[root@localhost ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id
9

以上命令执行后会一直占用着前端，我们新开一个终端连接来看一下容器的 80 端口被映射到了宿主机的什么端口上

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
0

由此可见，容器的 80 端口被暴露到了宿主机的 49153 端口上，此时我们在宿主机上访问一下这个端口看是否能访问到容器内的站点

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
1

iptables 防火墙规则将随容器的创建自动生成，随容器的删除自动删除规则。

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
2

将容器端口映射到指定 IP 的随机端口

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
3

在另一个终端上查看端口映射情况

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
0

自定义 docker0 桥的网络属性信息

自定义 docker0 桥的网络属性信息需要修改/etc/docker/daemon.json 配置文件

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
5

在客户端上向 dockerd 直接传递“-H|--host”选项指定要控制哪台主机上的 docker 容器

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
6

创建新网络

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
7

创建一个额外的自定义桥，区别于 docker0

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
8

使用新创建的自定义桥来创建容器：

[root@localhost ~]# ip netns list
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
[root@localhost ~]# ip netns list
ns0
9

再创建一个容器，使用默认的 bridge 桥：

[root@localhost ~]# ls /var/run/netns/
ns0
[root@localhost ~]# ip netns add ns0
Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists
0

链接：https://www.cnblogs.com/loronoa/p/16566818.html

（版权归原作者所有，侵删）

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