Docker网络和overlay的基础讲解

 本人发现了两篇写的不错的文章：Docker网络 - docker network详解-CSDN博客，Docker 容器跨主机通信 overlay_docker overlay 网络-CSDN博客

 因为这两篇文章中含有大量的例子，新手看起来毫不费力。于是我偷了个小懒，在本篇文章中没有写一些例子，只写了他们没有的例子。所以本篇更像是他俩的补充。所以新手完全可以先看他俩的文章，然后再回来看一下我补充了哪些。

一：Docker网络的作用

1. 容器与外界通信
2. 容器间通讯，跨主机容器间通讯
3. 网络隔离（容器网络命名空间、子网隔离）
4. 提供网络自定义能力
5. 提供容器间发现功能
6. 提供负载均衡能力

常用的基本命令：

//连接一个容器到一个网络
docker network connect     Connect a container to a network
//创建一个网络
docker network create      Create a network
//将容器从一个网络中断开
docker network disconnect  Disconnect a container from a network
//查看网络的详细信息
docker network inspect     Display detailed information on one or more networks
//查看网络列表
docker network ls          List networks
//移除所有未使用的网络
docker network prune       Remove all unused networks
//移除一个或多个网络
docker network rm          Remove one or more network

二：网络驱动

1：bridge（网桥网络）

1. bridge是docker默认的网络驱动程序。如果没有指定驱动程序，这就是正在创建的网络类型。当应用程序在需要与同一主机上的其他容器通信的容器中运行时，通常会使用桥接网络。
2. 就联网而言，桥接网络是在网段之间转发流量的链路层设备，链路层设备Mac地址进行通信。桥接器可以是在主机内核运行的硬件设备或者软件设备。
3. 就docker而言，网桥网络为软件网桥。允许连接到同一网桥的容器进行通讯，同时提供与未连接到该网桥的容器的隔离。不同网桥上的容器无法直接通讯。
4. 启动docker时，会自动创建一个名为docker0的网桥网络，并且新启动的容器会默认连接到该网络。

        网桥docker0创建一对对等虚拟设备接口一个叫veth，另一个叫eth0，成对匹配。整个宿主机的网桥模式都是docker0，类似一个交换机有一堆接口，每个接口叫veth，在本地主机和容器内分别创建一个虚拟接口，并让他们彼此联通（这样一对接口叫veth pair）；每个容器实例内部也有一块网卡，每个接口叫eth0；docker0上面的每个veth匹配某个容器实例内部的eth0，两两配对，一一匹配。通过上述，将宿主机上的所有容器都连接到这个内部网络上，两个容器在同一个网络下,会从这个网关下各自拿到分配的ip，此时两个容器的网络是互通的。

2：host（主机网络）

1. Host模式，即容器网络不会与宿主机产生网络隔离，而是使用主机的网络栈，容器不会分配自己的IP地址。运行容器是所有端口映射的选项都将失效，并且在使用时产生警告信息。主机模式可以用于性能优化，因为主机模式下无需网络地址转换（NAT），并且不会为每个端口创建userland-proxy（在默认情况下，Docker使用Userland Proxy作为默认的端口转发机制。Userland Proxy基于iptables规则进行转发，将容器内部的网络流量通过宿主机上的特定端口进行转发。）
2. Host模式，仅适用于linux主机，Mac和windows主机不支持
3. docker run 或docker service create 通过指定--network host 来使用主机网络。该模式下集群节点上运行容器将受到限制（例如：容器端口为80端口，由于使用主机网络，则每个集群节点仅能运行一个80端口的容器）

3：none

如果要完全隔离容器的网络堆栈，可以在启动容器时使用--network-none标志。在容器中，只创建环回设备

4：自定义网络

1：由于创建的容器加入默认网络之后，我们的容器IP是会发生变化的，我们此时通过pingIP地址是可以PIng通的，但是为了服务方便，我们不会去记住他们的ip地址，而是通过ping他们的服务名，但是我们通过在默认网络里面，去ping服务名，是ping不通的。

        因此我们需要实现自定义的网络，因为在自定义网络里面，在同一个网络中的容器IP地址，会被自动解析。这样我们就可以通过ping服务名即可通讯。

2：我们在自定义网络的时候，我们还可以指定这个网络的网关，子网，ip，以及一些特定选项。

docker network create \
--driver=bridge \
--subnet=172.28.0.0/16 \
--ip-range=172.28.5.0/24 \
--gateway=172.28.5.254 \
--opt com.docker.network.bridge.name=alpine-net1 \            #指定网络的名称
--opt com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade=false \  #禁用ip伪装，造成无法访问外网
--opt com.docker.network.bridge.enable_icc=false \            #禁止容器间进行相互访问，并不代表不能进行DNS解析
--opt com.docker.network.container_iface_prefix=ethnick \     #指定网络接口的前缀
alpine-net1        #网络名称

5：container

新建的容器和已经存在的一个容器共享一个网络IP配置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。

三：Overlay（覆盖网络）

1：默认的overlay

1. overlay网络驱动程序在多个Docker守护进程主机之间创建分布式网络。该网络位于（覆盖）特定于主机的网络之上，允许连接到该网络的容器（包括群集服务容器）在启用加密时安全通信。Docker透明地处理每个数据包往返于正确的Docker守护进程主机和正确的目标容器的路由
2. 初始化一个swarm集群或将Docker主机加入现有swarm集群时，会在该Docker主机上创建两个新网络：
        1. 名为ingress的overlay网络，处理与swarm service相关的控制和数据流量。创建一个service没有指定自定义网络时，默认将连接到ingress网络。ingress网络提供对容器化应用程序的负载均衡和路由功能。它允许外部流量通过单一入口点访问多个容器，并根据定义的规则将请求转发到适当的后端容器
        2. 名为docker-gwbridge的bridge网络，用于将覆盖网络（包括ingress网络）连接到单个Docker守护程序的物理网络。通过这个网络，容器可以连接到宿主机
        3. 可以使用docker network create创建自定义的overlay网络，方法与创建自定义bridge网络相同。服务或容器一次可以连接到多个网络。服务或容器只能通过各自连接的网络进行通信。

1：初始化swarm集群，会默认创建 ingress 网络和 docker_gwbridge 网络：

2：添加两个worker节点到集群

ocker swarm join-token worker

3：创建service，将加入默认ingress网络

docker service create -p 8080:80 --replicas 3 --name nginx-svc nginx:latest

4：查看ingress 网络明细

docker network inspect ingress

 

5：查看docker_gwbridge网络详情

docker network inspect docker_gwbridge

 6：查看iptables网络转发

所有发送到本机8080端口的数据被转发到172.18.0.2:8080，172.18.0.2 为docker_gwbridge 网络上ingress_sbox容器的地址，ingress_sbox实为网络命名空间并非容器，通过ingress_sbox网络命名空间连接ingress与docker_gwbridge两个设备。宿主机网络命名空间所在目录：/var/run/docker/netns

7：通过nsenter命令在ingress_sbox命名空间下运行ash 终端（nsenter是一个可以在指定进程的命令空间下运行指定程序的命令）

# 已超级权限启动容器，并在容器中以指定的命名空间运行程序
docker run -dit --rm -v /var/run/docker/netns:/netns --privileged=true \
--name alpine5 myalpine nsenter --net=/netns/ingress_sbox ash
# 与容器交互查看容器中网卡信息ifconfig
docker exec -it alpine5 ash

ingress_sbox网络命名空间连接了ingress网络与docker_gwbridge网络 

8：通过ipvsadm查看虚拟ip

9：示意图

 2：自定义默认的ingress网络与docker_gwbridge网络

1：使用--ingress 标志创建overlay网络

docker network create \--driver overlay \--ingress \--subnet=10.10.0.0/16 \--gateway=10.10.0.2 \--opt com.docker.network.driver.mtu=1500 \my-ingress

2：创建新的docker_gwbridge网络

docker network create \
--subnet 10.11.0.0/16 \
--opt com.docker.network.bridge.name=docker_gwbridge \
--opt com.docker.network.bridge.enable_icc=false \
--opt com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade=true \
docker_gwbridge

3：重新将节点加入集群

4：使用默认网络创建服务验证效果

docker service create -p 8080:80 --replicas 3 --name nginx-svc nginx:latest

5：修改了docker_gwbridge网络的worker节点上运行工具容器

# 已超级权限启动容器，并在容器中以指定的命名空间运行程序
docker run -dit --rm -v /var/run/docker/netns:/netns --privileged=true \
--name alpine5 myalpine nsenter --net=/netns/ingress_sbox ash# 与容器交互查看容器中网卡信息ifconfig
docker exec -it alpine5 ash

3：自定义overlay网络

1：创建自定义overlay网络

docker network create -d overlay \
--attachable \
--subnet=10.12.0.0/16 \
--subnet=10.13.0.0/16 \
--gateway=10.12.0.100 \
--gateway=10.13.0.100 \
nginx-net
# -–attachable：允许集群服务间的容器交互连接或者独立的容器之间能够连接。 \
swarm在设计之初是为了service(一组container)而服务的，因此通过swarm创建的overlay网络在一开始并不支持单独的container加入其中。但是在docker1.13, \
我们可以通过“–attach” 参数声明当前创建的overlay网络可以被container直接加入。

2：指定网络创建服务

docker service create -p 8081:80 --replicas 3 --name nginx-svc1 --network nginx-net nginx:latest

ingress： 网络提供对容器化应用程序的负载均衡和路由功能。它允许外部流量通过单一入口点访问多个容器，并根据定义的规则将请求转发到适当的后端容器
nginx-net：自定义overlay网络，提供跨主机容器互联与跨主机通信。

3：每个服务中的任务（容器）均连接到ingress网络（提供负载与路由）与自定义overlay网络（跨节点通信）以及加入docker_gwbridge网络（容器与主机通信）

本篇的补充结束啦！0voice · GitHub