Docker容器——网络模式

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前言

Q：docker 中有几种网络模式，分别提供哪些功能？
A：Host、container、none、bridge
Host：与宿主机共享网络、名称空间/网络协议栈、IP共享、端口范围共享
container：多个容器之间共享一个 network namespaces，多个容器公用一个IP和端口范围
none：自闭空间，无网卡、无网络连接
Bridge：默认模式，通过Veth对连接容器与docker0 网桥，网桥分配给容器IP，同时docker0 作为“局域网”内容器的网关，最后和宿主机网卡进行通讯。同时，通过IPtables 规则将容器IP/port 映射出去，用于于宿主机网卡交互。

HOST和container 两种模式，在K8S中也有对用的模式（原理相同）

Q：两个容器如何通讯？
A：Docker0、Loo 0（container 模式）

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一、docker网络实现的原理

• 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。
  
  容器内先安装net-tools工具yum install -y net-tools然后查看容器IP（container ip）

• 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直接通过Container-IP访问到容器。如果容器希望外部访问能多访问到,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。

docker run -itd --name test1 -P nginx							#使用大写p进行随机端口映射
docker run -itd --name test2 -p 43210:80 nginx					#使用小写p加端口进行指定的端口映射

docker ps -a
[root@docker ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                     NAMES
155ddb0c29b3   nginx     "/docker-entrypoint.…"   4 seconds ago    Up 3 seconds    0.0.0.0:43210->80/tcp, :::43210->80/tcp   test2
0d1f97c0ae26   nginx     "/docker-entrypoint.…"   10 minutes ago   Up 10 minutes   0.0.0.0:49156->80/tcp, :::49153->80/tcp   test1

浏览器访问：http://192.168.237.10:49156/、http://192.168.237.10:43210/

二、Docker 四种网络模式

1、HOST模式

host 容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。如果启动容器的时候使用host 模式，那么这个容器将不会获得一个独立的 Network Namespace，而是和宿主机共用一个 Network Namespace，而是和宿主机共用一个 Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。但是，容器的其他方面，如文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的。

使用host 模式的容器可以可以直接使用宿主机的IP 地址与外界通信，容器内部的服务端口也可以使用宿主机的端口，不需要进行NAT，host 最大的优势就是网络性能比较好，但是docker host 上已经使用的端口就不能再用了，网络的隔离性不好。

• 相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。

• Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。

• 一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则 等都与其他的Network Namespace隔离。

一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace 。但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的NetworkNamespace,而是和宿主机共用一个Network Namespace。 容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。

2、container模式

在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。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（网络命名空间），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。

docker inspect -f '{
    
    {.State.Pid}}' 155ddb0c29b3							#查看容器进程PID
22364
ls -l /proc/22364/ns
-----------------------------------------------------------------
总用量 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:47 ipc -> ipc:[4026532688]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:47 mnt -> mnt:[4026532683]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 16:35 net -> net:[4026532691]		#查看此项Network Namespace
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:47 pid -> pid:[4026532689]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:47 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:47 uts -> uts:[4026532687]
-----------------------------------------------------------------
docker run -itd --name test3 --net=container:155ddb0c29b3 centos bash
docker inspect -f '{
    
    {.State.Pid}}' 3a47d5cb641b
23428
ls -l /proc/23428/ns
-----------------------------------------------------------------
总用量 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 ipc -> ipc:[4026532783]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 mnt -> mnt:[4026532781]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 net -> net:[4026532691]		#container模式的Network Namespace和上面的一致
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 pid -> pid:[4026532784]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 7月  26 17:56 uts -> uts:[4026532782]
-----------------------------------------------------------------

3、none模式

• 使用none模式，Docker 容器拥有自己的Network Namespace， 但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。
• 也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

4、bridge模式

• bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。

• 相当于Vmware中的nat 模式，容器使用独立network Namespace， 并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、 设置IP等， 并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上。

(1) 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。

(2) 从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建—对虚拟网卡veth
pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。

(3) Docker将 veth pair设备的一-端放在新创建的容器中，并命名为eth0 ( 容器的网卡)，另一端放在主机中，以veth*
这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。可以通过brctl show命令查看。

(4) 使用docker run -p时，docker 实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL查看。

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总结

docker的网络模式
1、Host:容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
2、Container: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。
3、None:该模式关闭了容器的网络功能。
4、Bridge:默认为该模式，此模式会为每一个 容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虛拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信。

使用docker run 创建Docker容器时，可以用--net或--network选项指定容器的网络模式
host模式:使用--net=host指定。
none模式:使用--net=none指定。
container模式:使用--net=container:NAME_ _or_ ID指定。
bridge模式:使用--net=bridge指定，默认设置，可省略。