• Docker 容器间网络通信


       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。

       四类网络模式 

    root@ryj-dev01:/home/wuh151# docker network ls
    NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
    48b562a8d2f7   bridge    bridge    local
    6cb774fd2828   host      host      local
    103ec80fa506   none      null      local

      安装Docker时,它会自动创建三个网络,运行容器时,可以使用该--network标志来指定容器应连接到哪些网络。

    Docker网络模式 配置 是否支持多主机 与宿主机外界的访问机制 说明
    host模式 --net=host 按宿主机网络通信 容器和宿主机共享Network namespace
    none模式 --net=none 无法通信 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 pair 和网桥连接,配置IP等。
    bridge模式 --net=bridge 宿主机端口绑定 (默认为该模式)
    container模式 --net=container:NAME_or_ID 宿主机端口绑定 容器和另外一个容器共享Network namespace。 kubernetes中的pod就是多个容器共享一个Network namespace。

      host模式

      由于容器和宿主机共享同一个网络命名空间,换言之,容器的IP地址即为宿主机的IP地址。所以容器可以和宿主机一样,使用宿主机的任意网卡,实现和外界的通信。

      采用host模式的容器,可以直接使用宿主机的IP地址与外界进行通信,若宿主机具有公有IP,那么容器也拥有这个公有IP。同时容器内服务的端口也可以使用宿主机的端口,无需额外进行NAT转换,而且由于容器通信时,不再需要通过linuxbridge等方式转发或数据包的拆封,性能上有很大优势。当然,这种模式有优势,也就有劣势,主要包括以下几个方面:
    1)最明显的就是容器不再拥有隔离、独立的网络栈。容器会与宿主机竞争网络栈的使用,并且容器的崩溃就可能导致宿主机崩溃,在生产环境中,这种问题可能是不被允许的。
    2)容器内部将不再拥有所有的端口资源,因为一些端口已经被宿主机服务、bridge模式的容器端口绑定等其他服务占用掉了。

      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。

      从上面的网络模型可以看出,容器从原理上是可以与宿主机乃至外界的其他机器通信的。同一宿主机上,容器之间都是连接掉docker0这个网桥上的,它可以作为虚拟交换机使容器可以相互通信。然而,由于宿主机的IP地址与容器veth pair的 IP地址均不在同一个网段,故仅仅依靠veth pair和namespace的技术,还不足以使宿主机以外的网络主动发现容器的存在。为了使外界可以方位容器中的进程,docker采用了端口绑定的方式,也就是通过iptables的NAT,将宿主机上的端口端口流量转发到容器内的端口上。  

      none模式

      在这种模式下,容器有独立的网络栈,但不包含任何网络配置,只具有lo这个loopback网卡用于进程通信。也就是说,none模式为容器做了最少的网络设置,在没有网络配置的情况下,通过第三方工具或者手工的方式,开发这任意定制容器的网络,提供了最高的灵活性。

     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。

      在这种模式下的容器可以通过localhost来同一网络命名空间下的其他容器,传输效率较高。而且这种模式还节约了一定数量的网络资源,但它并没有改变容器与外界通信的方式。在一些特殊的场景中非常有用,例如,kubernetes的pod,kubernetes为pod创建一个基础设施容器,同一pod下的其他容器都以其他容器模式共享这个基础设施容器的网络命名空间,相互之间以localhost访问,构成一个统一的整体。

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