docker的网络架构配置

本文转自 http://xiaorenwutest.blog.51cto.com/12754924/1926456


默认情况下，容器可以建立到外部网络的连接，但是外部网络无法连接到容器。

Docker 允许通过外部访问容器或容器互联的方式来提供网络服务

外部访问容器:

容器中可以运行一些网络应用，要让外部也可以访问这些应用，可以通过  -P  或  -p  参数来指定端口映射。

大写的“P”表示随机分配端口和docker容器内的端口进行映射，

小写的“p”表示指定端口和docker容器内的端口进行绑定映射。

docker的网络配置：

Docker 四种网络模式

docker run 创建 Docker 容器时，可以用 --net 选项指定容器的网络模式，Docker 有以下 4 种网络模式：

· host 模式，使用 --net=host 指定。

· container 模式，使用 --net=container:NAMEorID 指定。

· none 模式，使用 --net=none 指定。

bridge 模式，使用 --net=bridge 指定，默认设置。

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。

例如，我们在192.168.10.1/24 的机器上用 host 模式启动一个含有 web 应用的 Docker 容器，监听 tcp 80 端口。当我们在容器中执行任何类似 ifconfig 命令查看网络环境时，看到的都是宿主机上的信息。而外界访问容器中的应用，则直接使用192.168.10.1:80 即可，不用任何 NAT 转换，就如直接跑在宿主机中一样。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。
启动容器前，执行pgrep http查看宿主机httpd进程

上面显示结果说明宿容器主机没有httpd进程运行

用 host 模式启动一个含有 web 应Docker用的


用浏览器访问宿主机地址的80端口
注意防火墙：


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。
运行一个容器：查看容器的IP


将容器切换到后台运行:ctrl+p  ctrl+q


再运行一个容器使用container模式：查看新容器的地址


none模式

这个模式和前两个不同。在这种模式下，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。


bridge模式

当 docker 启动时，会在主机上创建一个 docker0 的虚拟网卡。他随机挑选 RFC1918 私有网络中的一段地址给 docker0 。比如 172.17.0.1/16,16 位掩码的网段可以拥有 65534 个地址可以使用，这对主机和容器来说应该足够了。

docker0  不是普通的网卡，他是桥接到其他网卡的虚拟网卡，容器使用它来和主机相互通信。当创建一个 docker 容器的时候，它就创建了一个对接口，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，它们是绑在一起的一对孪生接口。这对接口在容器中那一端的的名字是 eth0 ，宿主主机端的会指定一个唯一的名字，比如 vethAQI2QT 这样的名字。

所有的 veth* 的接口都会桥接到 docker0 ，这样 docker 就创建了在主机和所有容器之间一个虚拟共享网



bridge 模式是 Docker 默认的网络设置，此模式会为每一个容器分配 Network Namespace、设置 IP 等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。当 Docker server 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。接下来就要为容器分配 IP 了，Docker 会从 RFC1918 所定义的私有 IP 网段中，选择一个和宿主机不同的IP地址和子网分配给 docker0，连接到 docker0 的容器就从这个子网中选择一个未占用的 IP 使用。如一般 Docker 会使用 172.17.0.0/16 这个网段，并将 172.17.0.1/16 分配给 docker0 网桥（在主机上使用 ifconfig 命令是可以看到 docker0 的，可以认为它是网桥的管理接口，在宿主机上作为一块虚拟网卡使用） 




Docker完成以上网络配置的过程大致是这样的：


1.在主机上创建一对虚拟网卡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。

2.Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为eth0。另一端放在主机中，以veth65f9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。

注：brctl 工具依赖 bridge-utils 软件包

3.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。

容器内部访问外网以及容器和主机之间的端口映射都是通过Iptables实现的，可以查看Iptables表分析。
 查看当前 docker0地址


在容器运行时，每个容器都会分配一个特定的虚拟机口并桥接到 docker0。每个容器都会配置同 docker0 ip 相同网段的专用 ip 地址，docker0 的 IP 地址被用于所有容器的默认网关。
运行一个容器：

查看当前运行的容器：

通过brctl show命令查看

以上, docker0 扮演着6d51c11aa19b和e6901fb7ab36这两个容器的虚拟接口 vethxx interface 桥接的角色。
 
执行docker  network  inspect  bridge查看桥接网络的详细信息


自定义网桥
除了默认的  docker0  网桥，用户也可以指定网桥来连接各个容器。在启动 Docker 服务的时候，使用  -b BRIDGE  或 --bridge=BRIDGE  来指定使用的网桥。

Docker 允许你管理 docker0 桥接或者通过-b选项自定义桥接网卡，需要安装bridge-utils软件包。

基本步骤如下：
1.确保 docker 的进程是停止的
2.创建自定义网桥
3.给网桥分配特定的 ip
4.以 -b 的方式指定网桥
 
具体操作步骤：
如果服务已经运行，那需要先停止服务，并删除旧的网桥

然后创建一个网桥  bridge0，给网桥分配特定的 ip

查看确认网桥创建并启动

或者

修改/etc/sysconfig/docker文件
修改前：


修改后：添加前面所新建的网桥

启动 Docker 服务。

新建一个容器，可以看到它已经桥接到了  bridge0  上。

进入容器，查看容器的IP

docker 服务启动成功并绑定容器到新的网桥，新建一个容器，你会看到它的 ip 是我们的设置的新 ip段， docker 会自动检测到它。

用 brctl show 可以看到容器启动或则停止后网桥的配置变化，在容器中使用 ip a 和 ip r 来查看 ip 地址配置和路由信息。
 
让我们回顾一些基础知识：

机器需要一个网络接口来发送和接受数据包，路由表来定义如何到达哪些地址段。这里的网络接口可以不是物理接口。事实上，每个 linux 机器上的 lo 环回接口（ docker  容器中也有）就是一个完全的linux 内核虚拟接口，它直接复制发送缓存中的数据包到接收缓存中。

docker 让宿主主机和容器使用特殊的虚拟接口来通信 -- 通信的 2 端叫“ peers“，他们在主机内核中连接在一起，所以能够相互通信。创建他们很简单，前面介绍过了。

docker 创建容器的步骤如下：

创建一对虚拟接口
其中宿主主机一端使用一个名字比如 veth65f9 ，他是唯一的 , 另外一端桥接到默认的 docker0, 或其它你指定的桥接网卡。

主机上的 veth65f9 这种接口映射到新的新容器中的名称通常是 eth0, 在容器这个隔离的 networknamespace  中，它是唯一的，不会有其他接口名字和它冲突。

从主机桥接网卡的地址段中获取一个空闲地址给 eth0 使用，并设定默认路由到桥接网卡。

完成这些之后，容器就可以使用这eth0 虚拟网卡来连接其他容器和其他网络。

你也可以为特殊的容器设定特定的参数，在 docker run 的时候使用 --net ，它有 4 个可选参数：

--net=bridge ：默认连接到 docker0 网桥。

--net=host ：告诉 docker 不要将容器放到隔离的网络堆栈中。尽管容器还是有自己的文件系统、进程列表和资源限制。但使用 ip addr 命令这样命令就可以知道实际上此时的的容器处于和 docker  宿主主机的一样的网络级别，它拥有完全的宿主主机接口访问权限。虽然它不允许容器重新配置主机的网络堆栈，除非 --privileged=true，—但是容器进程可以跟其他 root 进程一样可以打开低数字的端口，可以访问本地网络服务比如 D-bus ，还可以让容器做一些意想不到的事情，比如重启主机，使用这个选项的时候要非常小心！

--net=container:NAME_or_ID ：告诉 docker 将新容器的进程放到一个已经存在的容器的网络堆栈中，新容器进程有它自己的文件系统、进程列表和资源限制，但它会和那个已经存在的容器共享 ip 地址和端口，他们之间来可以通过环回接口通信。

--net=none ：告诉 docker 将新容器放到自己的网络堆栈中，但是不要配置它的网络。
 
下面通过配置一个以 --net=none 启动的容器，使他达到跟平常一样具有访问网络的权限。来介绍docker 是如何连接到容器中的。
 
启动一个运行 /bin/bash的容器，并指定 --net=none



再开启一个新的终端，查找这个容器的进程 id ，然后创建它的命名空间，后面的 ip netns 会用到




检查桥接网卡的 ip 和子网掩码

创建一对” peer“接口 A 和 B ，绑定 A 到网桥，并启用它

将 B 放到容器的网络命名空间，命名为 eth0, 配置一个空闲的 ip

自此，你又可以像平常一样使用网络了


当你退出容器后， docker 清空容器，容器的 eth0 随网络命名空间一起被摧毁， A  接口也被自动从docker0 取消注册。不用其他命令，所有东西都被清理掉了！

注意 ip netns exec 命令，它可以让我们像 root 一样配置网络命名空间。但在容器内部无法使用，因为统一的安全策略， docker 限制容器进程配置自己的网络。

使用 ip netns exec  可以让我们不用设置 --privileged=true 就可以完成一些可能带来危险的操作。


扩展：创建一个点到点连接

默认情况下，Docker 会将所有容器连接到由  docker0  提供的虚拟子网中。

用户有时候需要两个容器之间可以直连通信，而不用通过主机网桥进行桥接。

解决办法很简单：创建一对  peer  接口，分别放到两个容器中，配置成点到点链路类型即可。

首先启动 2 个容器：

#docker run -i -t --rm --net=none 镜像id/bin/bash

root@1f1f4c1f931a:/#

#docker run -i -t --rm --net=none镜像id/bin/bash

root@12e343489d2f:/#

找到进程号，然后创建网络名字空间的跟踪文件。

#docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 1f1f4c1f931a

2989
#docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 12e343489d2f

3004

#mkdir -p /var/run/netns
#ln -s /proc/2989/ns/net /var/run/netns/2989

#ln -s /proc/3004/ns/net /var/run/netns/3004

创建一对  peer  接口，然后配置路由

#ip link add A type veth peer name B
 
#ip link set A netns 2989
#ip netns exec 2989 ip addr add 10.1.1.1/32 dev A
#ip netns exec 2989 ip link set A up
#ip netns exec 2989 ip route add 10.1.1.2/32 dev A
 
#ip link set B netns 3004
#ip netns exec 3004 ip addr add 10.1.1.2/32 dev B
#ip netns exec 3004 ip link set B up
#ip netns exec 3004 ip route add 10.1.1.1/32 dev B

现在这 2 个容器就可以相互 ping 通，并成功建立连接。点到点链路不需要子网和子网掩码
 
 
DNS/HOSTNAME自定义

Docker 没有为每个容器专门定制镜像，那么怎么自定义配置容器的主机名和 DNS 配置呢？秘诀就是它利用虚拟文件来挂载到来容器的 3 个相关配置文件。

在容器中使用 mount 命令可以看到挂载信息：注（mount命令软件包util-linux）
# mount
 
这种机制可以让宿主主机 DNS 信息发生更新后，所有 Docker 容器的 dns 配置通过 /etc/resolv.conf文件立刻得到更新。
如果用户想要手动指定容器的配置，可以利用下面的选项。
-h HOSTNAME or --hostname=HOSTNAME 设定容器的主机名，它会被写到容器内的/etc/hostname 和 /etc/hosts。但它在容器外部看不到，既不会在 docker ps 中显示，也不会在其他的容器的 /etc/hosts 看到。