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Docker網(wǎng)絡(luò)解讀

Drummor / 1795人閱讀

摘要：在版本之后，引入了一套子命令來管理網(wǎng)絡(luò)。具體來說，網(wǎng)絡(luò)是通過一個叫的東西來進行管理的，用命令對網(wǎng)絡(luò)進行操作實際上是與進行交互。內(nèi)置有五種網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動，分別是驅(qū)動驅(qū)動驅(qū)動驅(qū)動驅(qū)動。這些網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動為提供了多種網(wǎng)絡(luò)模式。

libnetwork

docker在1.9版本之后，引入了一套docker network子命令來管理docker網(wǎng)絡(luò)。這允許用戶可以根據(jù)他們應(yīng)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)并將容器接入其所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。

具體來說，docker網(wǎng)絡(luò)是通過一個叫l(wèi)ibnetwork的東西來進行管理的，用docker network命令對docker網(wǎng)絡(luò)進行操作實際上是與libnetwork Api進行交互。

libnetwork內(nèi)置有五種網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動，分別是：bridge驅(qū)動、host驅(qū)動、overlay驅(qū)動、remote驅(qū)動、null驅(qū)動。這些網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動為docker提供了多種網(wǎng)絡(luò)模式。下面我們簡單說說各驅(qū)動的作用：

bridge驅(qū)動

bridge驅(qū)動即為通常說的橋接模式，此驅(qū)動為Docker的默認(rèn)驅(qū)動，該驅(qū)動的作用為將Docker容器連接到docker默認(rèn)創(chuàng)建的docker0網(wǎng)橋上面，如果未指定--network選項，創(chuàng)建的容器將默認(rèn)指向docker0，該驅(qū)動即對應(yīng)docker的bridge網(wǎng)絡(luò)模式，通過NAT地址轉(zhuǎn)換使容器和外界進行通信。

可使用如下命令查看docker0網(wǎng)橋，該網(wǎng)橋會在docker安裝后自動配置：

ip addr

我們可以看到默認(rèn)的docker0網(wǎng)橋ip為172.17.0.1/16，在某些情況下假如我們宿主機網(wǎng)段與docker0網(wǎng)段相同，我們用bridge模式默認(rèn)的docker0網(wǎng)橋會與宿主機產(chǎn)生網(wǎng)段沖突問題，這時候只需要更改docker0默認(rèn)的網(wǎng)段或者使用docker容器的--network選項選擇用戶自定義的網(wǎng)橋即可解決。

host驅(qū)動

該驅(qū)動將docker容器與宿主機網(wǎng)絡(luò)處于同一個network namespace下，docker容器將使用宿主機的網(wǎng)卡、ip和端口信息，故容器與外界不進行NAT地址轉(zhuǎn)換，增加了網(wǎng)絡(luò)性能，但是缺點是宿主機上已使用的端口docker容器不能再使用，該驅(qū)動對應(yīng)docker的host網(wǎng)絡(luò)模式。

overlay驅(qū)動

此驅(qū)動采用IETE標(biāo)準(zhǔn)的VXLAN方式，具體VXLAN實現(xiàn)方式這里暫不說明，該驅(qū)動主要用于創(chuàng)建容器的跨主機網(wǎng)絡(luò)，對應(yīng)docker的user-defined網(wǎng)絡(luò)模式。

remote驅(qū)動

這個驅(qū)動用于用戶向libnetwork提供自定義的網(wǎng)絡(luò)插件，并沒有實現(xiàn)任何網(wǎng)絡(luò)功能。

null驅(qū)動

null驅(qū)動即為docker容器的none網(wǎng)絡(luò)模式，該模式并為docker容器提供任何網(wǎng)絡(luò)配置，只有docker容器自身的lo網(wǎng)卡，該模式一般用于一些特定的情況。

bridge網(wǎng)絡(luò)模式的實現(xiàn)方式

我們常用的docker網(wǎng)絡(luò)模式一般都是bridge模式，下面我們來分析docker是如何實現(xiàn)橋接網(wǎng)絡(luò)的。

首先我們可以通過如下命令查看docker0網(wǎng)關(guān)：

route -n

從如上命令可以看出所有指向ip為172.17.0.0/16的數(shù)據(jù)包都從docker0網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)。

然后我們用docker run命令啟動一個容器名為demo，進入容器demo，同樣用ip addr或ifconfig命令查看網(wǎng)卡，我們可以看到如下兩個網(wǎng)卡：

lo網(wǎng)卡和eth0網(wǎng)卡。lo網(wǎng)卡即為容器自身的回環(huán)網(wǎng)卡，eth0網(wǎng)卡ip為172.17.0.3/16，和宿主機網(wǎng)卡docker0在同一網(wǎng)段，這時我們用route -n命令查看demo容器的網(wǎng)關(guān)如下：

可以看出demo的eth0網(wǎng)卡與宿主機的docker0網(wǎng)卡是相互連通的。

這時退出demo容器再來用ip addr查看宿主機的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，會發(fā)現(xiàn)有一塊以“veth”開頭的網(wǎng)卡，如veth5653371，我們可以猜測veth5653371與demo容器內(nèi)的eth0網(wǎng)卡是一對veth設(shè)備（veth pair總是成對出現(xiàn)），veth設(shè)備的作用為用來連接兩個不同的network namespace，故docker0不是單純的網(wǎng)卡而是網(wǎng)橋了，這就是docker的bridge網(wǎng)絡(luò)模式的實現(xiàn)方式，通過連接docker0網(wǎng)橋來實現(xiàn)宿主機和容器的網(wǎng)絡(luò)互通。

iptables規(guī)則實現(xiàn)端口映射

我們知道了docker的bridge網(wǎng)絡(luò)模式的網(wǎng)絡(luò)互通方式，那么docker是如何實現(xiàn)宿主機和容器的端口映射的呢？這一切都靠配置iptables規(guī)則來實現(xiàn)，具體表現(xiàn)如下：

Docker安裝完成后，將默認(rèn)在宿主機系統(tǒng)上增加一些iptables規(guī)則，用iptables-save命令查看以下規(guī)則：

-A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE

上面這條規(guī)則關(guān)系著Docker容器和外界的通信，含義是：將源地址為172.17.0.0/16的數(shù)據(jù)包（即Docker容器發(fā)出的數(shù)據(jù)），當(dāng)不是從docker0網(wǎng)卡發(fā)出時做SNAT。這樣docker容器訪問外部的流量會認(rèn)為是宿主機發(fā)出的。

同理，docker容器和宿主機的端口映射也是通過iptalbes映射來實現(xiàn)的，假設(shè)我們啟動一個容器將其端口8080映射到宿主機端口8080上，我們可以看到如下規(guī)則：

-A POSTROUTING -s 172.17.0.3/16 -d 172.17.0.3/16 -p tcp -m tcp --dport 8080 -j MASQUERADE
-A DOCKER -d 172.17.0.3/16 ! -i docker0 -o docker0 -p tcp -m tcp --dport 8080 -j ACCEPT

該規(guī)則將訪問宿主機8080端口的流量轉(zhuǎn)發(fā)到172.17.0.3/16（即demo容器的etho網(wǎng)卡）上，所以docker是通過配置iptalbes規(guī)則來實現(xiàn)端口映射的。

不同宿主機容器網(wǎng)絡(luò)互通

到目前為止，我們所講的docker網(wǎng)絡(luò)環(huán)境僅僅是對單機而言的，要實現(xiàn)不同宿主機的網(wǎng)絡(luò)互通常常有多種方式，我這里選用的是flannel來實現(xiàn)不同宿主機容器的網(wǎng)絡(luò)互通，這也是kubernetes實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通的方式，要想知道flannel是如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通的，請查看我的下一篇博文：flannel解讀

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