Docker学习笔记：Docker网络

本文是自己的学习笔记

1、Linux中的namespace

Docker中使用了虚拟网络技术，让各个容器的网络隔离。好像每个容器从网卡到端口都有自己独立的一套网络架构。

namespace是实现网络虚拟化的重要功能。

它原本是Linux系统的提供的功能，Docker借用这些namespace实现容器间的隔离。比如PID的namespace可以实现进程间的隔离；User namespace实现用户和组的隔离；而NET namespace实现网络的隔离，这也是本篇文章的重点。

下面是用Linux的NET namespace实现网络隔离的示例。

1.1、创建namespace

输入ip a查看所有网卡。图中显示有四个。注意第一个网卡lo，接下来我会创建一个网络namespace。这个namespace也会有一个同名的网卡，但是这两个网卡是相互隔离的。

现在添加一个namespace，命名为ns1。

ip netns add ns1。

之后进入这个命名空间执行指令，查看这个命名空间的网卡，ip netns exec ns1 ip a。

里面也有一个lo网卡，但这个网卡和主机的lo是完全隔离的。

1.2、两个namespace互相通信

在 Linux 网络中，veth-peer (Virtual Ethernet Peer) 指的是 veth (Virtual Ethernet) 设备对中的另一端。veth设备是一种特殊的虚拟以太网设备，它总是成对出现,可以把它想象成一根虚拟的网线。

我们在两个namespace之间创建veth-pair来实现互相通信。

首先创建两个namespace，分别命名为ns1和ns2。

之后用下面的指令启动他们的lo网卡。

ip netns exec ns1 ifup lo
ip netns exec ns2 ifup lo

创建一个veth-pair。

ip link add veth-ns1 type veth peer name veth-ns2。

之后再查看网络情况，第五和第六就是新建的一对veth

将veth-ns1设置到ns1，veth-ns2设置到ns2。

ip link set veth-ns1 netns ns1
ip link set veth-ns2 netns ns2

之后需要在ns1和ns2中为这对veth分配地址。

ip netns exec ns1 ip addr add 192.168.0.11/24 dev veth-ns1
ip netns exec ns2 ip addr add 192.168.0.12/24 dev veth-ns2

然后分别到ns1和ns2中启动这对veth。

ip netns exec ns1 ip link set veth-ns1 up
ip netns exec ns2 ip link set veth-ns2 up

这时候ns1和ns2就可以互相ping通。

ns1和ns2之间的关系如下图。

2、Docker中的namespace

2.1 容器中的默认Bridge

在Docker中，每个容器都有自己的一个namespace，他们之间的网络相对独立。

在默认情况下，这些容器之间也是可以直接相互通信的，不需要特别花心思去建立veth-pair。

这是因为它们通常连接到同一个虚拟网络，并且Docker为这个虚拟网络提供了必要的网络基础设施和发现机制。

Docker 默认的网络模式就是 桥接网络 (Bridge Network)。当创建一个容器时没有指定特定网络时，容器内除了lo这个回路网卡，还会有一个类似于veth@if43名字的网卡。下图是一个tomcat容器中的网络情况，有一个veth@if24的网卡。

这个veth@if43就是Linux中的虚拟网线veth，它就会默认连接到这个 docker0网桥。

当我们启动任意一个容器时，查看宿主机的网络也能看到docker0会自动创建出来。下图就是启动一个tomcat容器后，宿主机的网络情况，有个docker0的网卡。

下面启动两个tomcat容器，然后互相ping能看到网络是互通的。

分别命名tomcat01和tomcat02两个容器并启动。之后执行下面指令查看两个容器的网络情况。

docker exec -it tomcat01 ip a
docker exec -it tomcat02 ip a

可以看到tomcat01有一个网卡是eth0@if24，地址是172.17.0.2/16；而tomcat02则是eth2@if26，地址172.17.0.3/16。

然后进入tomcat01去pingtomcat02的网卡。

docker exec -it tomcat01 ping 172.17.0.3

结果是网络可达。

3、容器的三种网络模式

Dcoker给容器提供了三种网络模式。

• host：这个模式下容器将与Docker主机共享一套网络架构。
• none：这个模式下容器无法与外界甚至主机进行网络交流。
• bridge：容器的默认网络模式。在这个模式下，容器拥有自己一套独立的虚拟网络架构。同时容器中会自动创建一对指向docker0的veth-pair。docker0作为中转站使所有容器网络互通，同时容器也必须通过docker0才能和外界网络沟通。

我们可以在容器启动时指定网络模式。

docker run -d --name my-tomcat-none --network none tomcat-ip:1.0