深入理解 Docker 網(wǎng)絡(luò)原理
Docker網(wǎng)絡(luò)原理
容器是相對(duì)獨(dú)立的環(huán)境,相當(dāng)于一個(gè)小型的Linux系統(tǒng),外界無(wú)法直接訪問(wèn),那他是怎么做的呢,這里我們先了解下Linux veth pair。
1. Linux veth pair
veth pair是成對(duì)出現(xiàn)的一種虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口,一端連著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,一端彼此相連。如下圖所示:

veth pair將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)veth0和veth1連通。
2. 理解Docker0
我們先查看本地ip

這里我們分析可得,有三個(gè)網(wǎng)絡(luò):
lo??????127.0.0.1????????#?本機(jī)回環(huán)地址
eth0????172.31.179.120???#?阿里云的私有IP(如果你是虛擬機(jī)就是虛擬機(jī)的ip)
docker0?172.17.0.1???????#?docker網(wǎng)橋
lo和eth0在我們的虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建,但是docker0在我們安裝了docker的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建。docker0用來(lái)和虛擬機(jī)之間通信。
問(wèn)題:Docker 是如何處理容器網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的?
我們先啟動(dòng)一個(gè)tomcat容器來(lái)說(shuō)明。
#?docker?pull?tomcat
#?docker?images
REPOSITORY???TAG???????IMAGE?ID???????CREATED????????SIZE
tomcat???????latest????fb5657adc892???2?months?ago???680MB
#?docker?run?-d?-p?8081:8080?--name?tomcat01?tomcat
914a7d82b017f63f81c6eba49af5471441f1946c9d45509b69ab2c50c2713b6f
這里啟動(dòng)了tomcat01,我們?cè)賮?lái)查看網(wǎng)絡(luò)

發(fā)現(xiàn):我們前面查看的時(shí)候還是三組網(wǎng)卡,當(dāng)啟動(dòng)了一個(gè)tomcat容器之后,多了一組網(wǎng)卡201: vethad33778@if200,而且還是成對(duì)的。同樣我們?cè)賮?lái)啟動(dòng)一個(gè)tomcat02會(huì)又多出一對(duì)網(wǎng)卡。
進(jìn)入了tomcat01容器內(nèi)可以看到tomcat01對(duì)應(yīng)的ip地址為:172.17.0.2

在宿主機(jī)上也可ping通。

說(shuō)明:tomcat02對(duì)應(yīng)的ip為172.17.0.3,也可以ping通。
結(jié)論:我們每啟動(dòng)一個(gè)容器,就會(huì)多出一對(duì)網(wǎng)卡,同時(shí)他們被連接到docker0上,而docker0又和虛擬機(jī)之間連通。

也可以通過(guò)inspect查看。
#?docker?network?ls
NETWORK?ID?????NAME??????DRIVER????SCOPE
4d3e75606593???bridge????bridge????local???#?這個(gè)就是docker0
8e92ee24e5f6???host??????host??????local
e85ffb1f2cc3???none??????null??????local
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?inspect?4d3e75606593
"IPAM":?{???
????????????"Driver":?"default",
????????????"Options":?null,
????????????"Config":?[
????????????????{
????????????????????"Subnet":?"172.17.0.0/16",
????????????????????"Gateway":?"172.17.0.1"????#?網(wǎng)關(guān)
????????????????}
????????????]
????????},
"Containers":?{???#?容器
????????????"15910ee083965d60c46bf9b3b292570fef9b8925905aa4df90c6d48142bb2eee":?{
????????????????"Name":?"tomcat01",
????????????????"EndpointID":?"9c7a5ab65f1fc91b1d92ad61dec9b2f518f67f69f662522483dca789616f42aa",
????????????????"MacAddress":?"02:42:ac:11:00:02",
????????????????"IPv4Address":?"172.17.0.2/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????},
????????????"6c9a6a5d8eca9ad52926008c7b30516d23293ff8ad1f38947957d571431d5297":?{
????????????????"Name":?"tomcat02",
????????????????"EndpointID":?"f83c1e643236cd65f50fba03929ca14d5df8d135b1f6cb8adf203cf96084f7aa",
????????????????"MacAddress":?"02:42:ac:11:00:03",
????????????????"IPv4Address":?"172.17.0.3/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????}
????????},
我們可以抽象為這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型。

在這里,我們可以看到Docker0相當(dāng)于一個(gè)路由器的作用,任何一個(gè)容器啟動(dòng)默認(rèn)都是docker0網(wǎng)絡(luò)。
docker默認(rèn)會(huì)給容器分配一個(gè)可用ip,并把它同docke0相連。使用到的就是veth pair技術(shù)。
3. 容器互聯(lián)–Link
在網(wǎng)絡(luò)模型圖中可以看出,容器和容器之間不能直接連通。

前面我們啟動(dòng)的兩個(gè)tomcat對(duì)應(yīng)的hosts如下:
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?exec?-it?tomcat01?cat?/etc/hosts
127.0.0.1??localhost
::1??localhost?ip6-localhost?ip6-loopback
fe00::0??ip6-localnet
ff00::0??ip6-mcastprefix
ff02::1??ip6-allnodes
ff02::2??ip6-allrouters
172.17.0.2??3ecb3204e2dc
root@3ecb3204e2dc:/usr/local/tomcat#?
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?exec?-it?tomcat02?cat?/etc/hosts
127.0.0.1??localhost
::1??localhost?ip6-localhost?ip6-loopback
fe00::0??ip6-localnet
ff00::0??ip6-mcastprefix
ff02::1??ip6-allnodes
ff02::2??ip6-allrouters
172.17.0.3??6c9a6a5d8eca
發(fā)現(xiàn):他們的hosts中只有各自的ip地址。
但是在實(shí)際的工作中,容器使用的是虛擬ip,每次啟動(dòng)ip都會(huì)變化,思考一個(gè)場(chǎng)景,我們編寫一個(gè)微服務(wù),數(shù)據(jù)庫(kù)連接地址原來(lái)是使用ip的,如果ip變化就不行了,那我們能不能使用服務(wù)名訪問(wèn)呢?
我們?cè)趩?dòng)一個(gè)tomcat03,使用--link綁定到tomcat02上。然后看它的hosts是什么樣的。
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?run?-d?-p?8083:8080?--name?tomcat03?--link?tomcat02?tomcat
db75c42f7f7f609218deb290d3e923e3c7da6bcf8c0b38cde27962fb2b9e9a54
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?exec?-it?tomcat03?cat?/etc/hosts
127.0.0.1??localhost
::1??localhost?ip6-localhost?ip6-loopback
fe00::0??ip6-localnet
ff00::0??ip6-mcastprefix
ff02::1??ip6-allnodes
ff02::2??ip6-allrouters
172.17.0.3??tomcat02?e4060ea4ee28???#?發(fā)現(xiàn)tomcat2直接被寫在這里
172.17.0.4??db75c42f7f7f
root@db75c42f7f7f:/usr/local/tomcat#?
發(fā)現(xiàn):使用了–link,不但有了自己的ip,而且還有了tomcat02的服務(wù)名。但是tomcat02中并沒有tomcat03的,因?yàn)楱Clink是單向的。

這樣就實(shí)現(xiàn)了容器和容器之間的連通。不需要通過(guò)ip地址連通,而是通過(guò)服務(wù)名就可以。
但是使用--link的方法過(guò)時(shí)了,我們一般使用自定義網(wǎng)絡(luò)。
4. 自定義網(wǎng)絡(luò)(推薦)
docker0的特點(diǎn):
它是默認(rèn)的
域名訪問(wèn)不通
–link 域名通了,但是刪了又不行
docker為我們提供了三種網(wǎng)絡(luò)模式
#?docker?network?ls
NETWORK?ID?????NAME??????DRIVER????SCOPE
4d3e75606593???bridge????bridge????local
8e92ee24e5f6???host??????host??????local
e85ffb1f2cc3???none??????null??????local
這其中默認(rèn)使用的是bridge,也就是我們的docker0網(wǎng)卡。

在我們啟動(dòng)容器的時(shí)候,實(shí)際上是如下命令
#?docker?run?-d?-P?--name?tomcat01?--net?bridge?tomcat
這個(gè)--net是默認(rèn)的,所以被省略了。
下面我們自定義一個(gè)網(wǎng)絡(luò)mynet。
#?自定義創(chuàng)建的默認(rèn)default?"bridge"
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?network?create?--driver?bridge?--subnet?192.168.0.0/16?--gateway?192.168.0.1?mynet
3136d64109c6f285bc69d3ee4be901524292d0e5ddd9e414d49197dfa6c19ba1
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?network?ls
NETWORK?ID?????NAME??????DRIVER????SCOPE
4d3e75606593???bridge????bridge????local
8e92ee24e5f6???host??????host??????local
3136d64109c6???mynet?????bridge????local???#?多了一個(gè)mynet
e85ffb1f2cc3???none??????null??????local
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?network?inspect?mynet
[
????{
????????"Name":?"mynet",
????????"Id":?"3136d64109c6f285bc69d3ee4be901524292d0e5ddd9e414d49197dfa6c19ba1",
????????"Created":?"2022-02-27T14:15:44.676693958+08:00",
????????"Scope":?"local",
????????"Driver":?"bridge",
????????"EnableIPv6":?false,
????????"IPAM":?{
????????????"Driver":?"default",
????????????"Options":?{},
????????????"Config":?[
????????????????{
????????????????????"Subnet":?"192.168.0.0/16",??#?子網(wǎng)地址
????????????????????"Gateway":?"192.168.0.1"???#?網(wǎng)關(guān)
????????????????}
????????????]
????????},
????????"Internal":?false,
????????"Attachable":?false,
????????"Ingress":?false,
????????"ConfigFrom":?{
????????????"Network":?""
????????},
????????"ConfigOnly":?false,
????????"Containers":?{},
????????"Options":?{},
????????"Labels":?{}
????}
]
下面我們使用自定義的網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)tomcat
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?run?-d??-p?8081:8080?--name?tomcat-net-01?--net?mynet?tomcat
675439c851dc29355c03f82bb163f9e5a326e230447d86d40d53ff08766cfd06
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?run?-d??-p?8082:8080?--name?tomcat-net-02?--net?mynet?tomcat
31f12c9332e8b4b6e66619dc988533f2863b80e71dbf490c8313694637814ca1
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?ps
CONTAINER?ID???IMAGE?????COMMAND?????????????CREATED??????????STATUS??????????PORTS???????????????????????????????????????NAMES
31f12c9332e8???tomcat????"catalina.sh?run"???3?seconds?ago????Up?2?seconds????0.0.0.0:8082->8080/tcp,?:::8082->8080/tcp???tomcat-net-02
675439c851dc???tomcat????"catalina.sh?run"???12?seconds?ago???Up?12?seconds???0.0.0.0:8081->8080/tcp,?:::8081->8080/tcp???tomcat-net-01
查看網(wǎng)絡(luò)
#?docker?inspect?mynet
[
????{
????????"Name":?"mynet",
????????"Id":?"3136d64109c6f285bc69d3ee4be901524292d0e5ddd9e414d49197dfa6c19ba1",
????????"Created":?"2022-02-27T14:15:44.676693958+08:00",
????????"Scope":?"local",
????????"Driver":?"bridge",
????????"EnableIPv6":?false,
????????"IPAM":?{
????????????"Driver":?"default",
????????????"Options":?{},
????????????"Config":?[
????????????????{
????????????????????"Subnet":?"192.168.0.0/16",
????????????????????"Gateway":?"192.168.0.1"
????????????????}
]
????????},
????????"Internal":?false,
????????"Attachable":?false,
????????"Ingress":?false,
????????"ConfigFrom":?{
????????????"Network":?""
????????},
????????"ConfigOnly":?false,
????????"Containers":?{
????????????"31f12c9332e8b4b6e66619dc988533f2863b80e71dbf490c8313694637814ca1":?{
????????????????"Name":?"tomcat-net-02",
????????????????"EndpointID":?"1c0e9dbffff295f2326bfd1e2847c0f1d9136ff00519101bb11d922e7da4f818",
????????????????"MacAddress":?"02:42:c0:a8:00:03",
????????????????"IPv4Address":?"192.168.0.3/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????},
????????????"675439c851dc29355c03f82bb163f9e5a326e230447d86d40d53ff08766cfd06":?{
????????????????"Name":?"tomcat-net-01",
????????????????"EndpointID":?"2653da0a25d166f0d7222235e85d8231d9424e19949b6e6b7cfa1a3eddcc462b",
????????????????"MacAddress":?"02:42:c0:a8:00:02",
????????????????"IPv4Address":?"192.168.0.2/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????}
????????},
????????"Options":?{},
????????"Labels":?{}
????}
]
#?我們來(lái)測(cè)試ping容器名和ip試試,都可以ping通
[root@jiangnan?~]#?docker?exec?-it?tomcat-net-01?ping?192.168.0.3
PING?192.168.0.3?(192.168.0.3)?56(84)?bytes?of?data.
64?bytes?from?192.168.0.3:?icmp_seq=1?ttl=64?time=0.093?ms
[root@jiangnan?~]#?docker?exec?-it?tomcat-net-01?ping?tomcat-net-02
PING?tomcat-net-02?(192.168.0.3)?56(84)?bytes?of?data.
64?bytes?from?tomcat-net-02.mynet?(192.168.0.3):?icmp_seq=1?ttl=64?time=0.063?ms
64?bytes?from?tomcat-net-02.mynet?(192.168.0.3):?icmp_seq=2?ttl=64?time=0.066?ms
發(fā)現(xiàn):不用--link也可以直接通過(guò)服務(wù)名ping通了。
5. 網(wǎng)絡(luò)連通
docker0和自定義網(wǎng)絡(luò)肯定不通,我們使用自定義網(wǎng)絡(luò)的好處就是網(wǎng)絡(luò)隔離。
但是在實(shí)際的工作中,比如我們部署了mysql使用了一個(gè)網(wǎng)段。部署了tomcat使用了另一個(gè)網(wǎng)段,兩個(gè)網(wǎng)段之間肯定是不能相互連通的,但是tomcat和mysql又需要相互連通,我們就要使用網(wǎng)絡(luò)連通。原理圖如下:



網(wǎng)絡(luò)連通就是將一個(gè)容器和一個(gè)網(wǎng)段之間的連通。
比如我前面使用的默認(rèn)docker0的tomcat01,需要連接到mynet網(wǎng)絡(luò)。
#?docker?network?connect?網(wǎng)絡(luò)?容器
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?network?connect?mynet?tomcat01
[root@jiangnan?tomcat1]#?docker?network?inspect?mynet
[
????{
????????"Name":?"mynet",
????????"Id":?"3136d64109c6f285bc69d3ee4be901524292d0e5ddd9e414d49197dfa6c19ba1",
????????"Created":?"2022-02-27T14:15:44.676693958+08:00",
????????"Scope":?"local",
????????"Driver":?"bridge",
????????"EnableIPv6":?false,
????????"IPAM":?{
????????????"Driver":?"default",
????????????"Options":?{},
????????????"Config":?[
????????????????{
????????????????????"Subnet":?"192.168.0.0/16",
????????????????????"Gateway":?"192.168.0.1"
????????????????}
]
????????},
????????"Internal":?false,
????????"Attachable":?false,
????????"Ingress":?false,
????????"ConfigFrom":?{
????????????"Network":?""
????????},
????????"ConfigOnly":?false,
????????"Containers":?{
????????????"2e709013935463c29caf28771bb49925fee4e02842459b339d7dd1ad5dedf9b7":?{
????????????????"Name":?"tomcat-net-01",
????????????????"EndpointID":?"9f3a46bad37ade7935e283715caa5699e9a7e22175b592f4a4792a37c351d969",
????????????????"MacAddress":?"02:42:c0:a8:00:02",
????????????????"IPv4Address":?"192.168.0.2/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????},
????????????"5c0c544f2507d9f5f456feceddbd853ebccc07cea8c39c8479693731e480bf55":?{
????????????????"Name":?"tomcat01",
????????????????"EndpointID":?"d05abb2d31af4067c5a45f299ce7b4401b1fa81638a44b6c09f3de7f8f4221fe",
????????????????"MacAddress":?"02:42:c0:a8:00:04",
????????????????"IPv4Address":?"192.168.0.4/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????},
????????????"d6066db5fdd0b508514107a896ed20b639eaa47dbd97a025ad0c52250766c8a4":?{
????????????????"Name":?"tomcat-net-02",
????????????????"EndpointID":?"3a5f6f2a07d900303382b290825c9f52640689c859608c741c7c7d81031e107e",
????????????????"MacAddress":?"02:42:c0:a8:00:03",
????????????????"IPv4Address":?"192.168.0.3/16",
????????????????"IPv6Address":?""
????????????}
????????},
????????"Options":?{},
????????"Labels":?{}
????}
]

通過(guò)這種方式直接將tomcat01加到了mynet網(wǎng)絡(luò)中。
6. 總結(jié)
veth pair是成對(duì)出現(xiàn)的一種虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口,一端連著網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,一端彼此相連。
docker中默認(rèn)使用docker0網(wǎng)絡(luò)。
docker0相當(dāng)于一個(gè)路由器的作用,任何一個(gè)容器啟動(dòng)默認(rèn)都是docker0網(wǎng)絡(luò)。
docker0是容器和虛擬機(jī)之間通信的橋梁。
推薦使用自定義網(wǎng)絡(luò),更好實(shí)現(xiàn)使用服務(wù)名的連通方式,避免ip改變的尷尬。
網(wǎng)絡(luò)之間不能直接連通,網(wǎng)絡(luò)連通是將一個(gè)容器和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的連通,實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)操作。
作者 | 渡、
來(lái)源 | CSDN博客


