Docker容器的跨主机连接

这里指的是不同宿主机之间的容器连接

Docker网桥实现跨主机容器连接

docker网桥实现跨主机连接的网络拓扑图如下：

在同一个docker主机中，docker容器通过虚拟网桥连接(docker0)，如果将连接容器的网桥docker0也桥接到宿主机提供的网卡上，将docker0分配的IP地址和宿主机的IP地址设置为同一个网段，就相当于将docker容器和宿主机连接到了一起，这样就可以实现跨主机的docker容器通信。

修改宿主机docker网桥配置（由于本机有网桥br0，所有直接将修改docker配置文件，实现网桥修改）：

这里使用docker启动选项：

-b 指定使用宿主机的网桥名

--fixed-cidr 指定对docker容器分配的ip段

[root@localhost system]# vim docker.service 
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/dockerd -b=br0 --fixed-cidr=172.25.11.1/24 -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix:///var/run/docker.sock --iptables=true --icc=false
[root@localhost system]# systemctl daemon-reload 
[root@localhost system]# systemctl restart docker.service

测试：(启动一个容器查看IP)

[root@localhost system]# docker start dvt1
[root@localhost system]# docker attach dvt1 
root@d153e3ce4b4b:/# ifconfig eth0
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:ac:19:0b:01  
          inet addr:172.25.11.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::42:acff:fe19:b01/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:648 (648.0 B)  TX bytes:648 (648.0 B)

这里使用kvm新建了一个虚拟主机，ip为172.25.11.25，测试可以ping通，则证明跨主机连接成功

root@d153e3ce4b4b:/# ping 172.25.11.25
PING 172.25.11.25 (172.25.11.25) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.25.11.25: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.213 ms
64 bytes from 172.25.11.25: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.186 ms

网桥配置跨主机容器连接的优点：

配置简单，不依赖第三方软件

网桥配置跨主机容器连接的缺点：

容器和主机在同一网段，划分IP需要特别小心
需要网段控制权，在生产环境中不容易实现
不容易管理，兼容性不佳

Open vSwitch实现跨主机容器连接

Open vSwitch是一个高质量、多层虚拟交换机。使用Apache2.0许可协议，旨在通过编程扩展，使庞大的网络自动化（配置、管理、维护），同时还支持标准的管理接口和协议。

网络拓扑如下：

GRE是通用路由协议封装；隧道技术（Tunneling）是一种通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据（或负载）可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。新的帧头提供路由信息，以便通过互联网传递被封装的负载数据。

具体步骤：

1.在虚拟机中建立ovs网桥

2.添加gre连接

3.配置docker容器虚拟网桥

4.为虚拟网桥添加ovs接口

5.添加不同Docker容器网段路由

使用weave实现跨主机容器连接

Weave是由weaveworks公司开发的解决Docker跨主机网络的解决方案，它能够创建一个虚拟网络，用于连接多台主机上的Docker容器，这样容器就像被接入了同一个网络交换机，那些使用网络的应用程序不必去配置端口映射和链接等信息。

外部设备能够访问Weave网络上的应用程序容器所提供的服务，同时已有的内部系统也能够暴露到应用程序容器上。Weave能够穿透防火墙并运行在部分连接的网络上，另外，Weave的通信支持加密，所以用户可以从一个不受信任的网络连接到主机。

Weave会在主机上创建一个网桥,每一个容器通过 veth pair 连接到该网桥上，同时网桥上有个 Weave router 的容器与之连接，该router会通过连接在网桥上的接口来抓取网络包(该接口工作在Promiscuous模式)。

在每一个部署Docker的主机(可能是物理机也可能是虚拟机)上都部署有一个W(即Weave router)，它本身也可以以一个容器的形式部署。Weave run的时候就可以给每个veth的容器端分配一个ip和相应的掩码。veth的网桥这端就是Weave router容器，并在Weave launch的时候分配好ip和掩码。

Weave网络是由这些weave routers组成的对等端点(peer)构成，每个对等的一端都有自己的名字，其中包括一个可读性好的名字用于表示状态和日志的输出，一个唯一标识符用于运行中相互区别，即使重启Docker主机名字也保持不变，这些名字默认是mac地址。

每个部署了Weave router的主机都需要将TCP和UDP的6783端口的防火墙设置打开，保证Weave router之间控制面流量和数据面流量的通过。控制面由weave routers之间建立的TCP连接构成，通过它进行握手和拓扑关系信息的交换通信。这个通信可以被配置为加密通信。而数据面由Weave routers之间建立的UDP连接构成，这些连接大部分都会加密。这些连接都是全双工的，并且可以穿越防火墙。

对每一个weave网络中的容器，weave都会创建一个网桥，并且在网桥和每个容器之间创建一个veth pair，一端作为容器网卡加入到容器的网络命名空间中，并为容器网卡配置ip和相应的掩码，一端连接在网桥上，最终通过宿主机上weave router将流量转发到对端主机上。

其基本过程如下：

1，容器流量通过veth pair到达宿主机上weave router网桥上。
2，weave router在混杂模式下使用pcap在网桥上截获网络数据包，并排除由内核直接通过网桥转发的数据流量，例如本子网内部、本地容器之间的数据以及宿主机和本地容器之间的流量。捕获的包通过UDP转发到所其他主机的weave router端。
3，在接收端，weave router通过pcap将包注入到网桥上的接口，通过网桥的上的veth pair，将流量分发到容器的网卡上。

weave默认基于UDP承载容器之间的数据包，并且可以完全自定义整个集群的网络拓扑，但从性能和使用角度来看，还是有比较大的缺陷的：

weave自定义容器数据包的封包解包方式，不够通用，传输效率比较低，性能上的损失也比较大。

集群配置比较负载，需要通过weave命令行来手工构建网络拓扑，在大规模集群的情况下，加重了管理员的负担。

Weave优劣势：

Weave优势

支持主机间通信加密。
支持container动态加入或者剥离网络。
支持跨主机多子网通信。

Weave劣势

只能通过weave launch或者weave connect加入weave网络。

配置操作

安装weave
启动weave（veave launch）
连接不同主机
通过weave启动主机

下载安装weave


[root@localhost docker]# curl -L git.io/weave -o /usr/bin/weave
[root@localhost docker]# chmod a+x /usr/bin/weave 
[root@localhost docker]# weave version
weave script 2.3.0
weave 2.3.0

启动weave，weave默认不会下载对应容器，初次运行时会下载容器。

[root@localhost docker]# weave launch
2.3.0: Pulling from weaveworks/weave
88286f41530e: Pull complete 
ad4e50ed2c08: Pull complete 
b3f4c952e7c2: Pull complete 
5e27cb7f1c2b: Pull complete 
f9dfb03c1d7b: Pull complete 
Digest: sha256:02914df933ffd52c6daf8c4ced33e48dad36e4d4fd9e684d5004cd72236ced60
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weave:2.3.0
latest: Pulling from weaveworks/weavedb
ecb15a45f93b: Pull complete 
Digest: sha256:7fac063be31d48980361b7020d39ff91493c0bc6c844314b3e71f447bc8dff39
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weavedb:latest
Unable to find image 'weaveworks/weaveexec:2.3.0' locally
2.3.0: Pulling from weaveworks/weaveexec
88286f41530e: Already exists 
ad4e50ed2c08: Already exists 
b3f4c952e7c2: Already exists 
5e27cb7f1c2b: Already exists 
f9dfb03c1d7b: Already exists 
21771db04786: Pull complete 
5fbda086495f: Pull complete 
80427f885b22: Pull complete 
0c4698905755: Pull complete 
Digest: sha256:eb8eb1d83fc58716b20621d397d63737a18f86cbed1fedb1d71671cfc486517b
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weaveexec:2.3.0
afe02ac7b3654226a09328c8688c8c3e5b6e4226d600dd6120c955ba90537e54
[root@localhost docker]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                    COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
afe02ac7b365        weaveworks/weave:2.3.0   "/home/weave/weave..."   2 minutes ago       Up 2 minutes                            weave
[root@localhost docker]# docker images |grep weave
weaveworks/weavedb     latest              b5c2d24a7b71        6 weeks ago         282 B
weaveworks/weaveexec   2.3.0               c2030610fb92        6 weeks ago         79.1 MB
weaveworks/weave       2.3.0               6b9ea60b76e7        6 weeks ago         61.7 MB

运行结束后，会生成一个运行的容器和两个data-only的容器，和三个镜像

[root@localhost backup]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                        COMMAND                  CREATED             STATUS                           PORTS               NAMES
afe02ac7b365        weaveworks/weave:2.3.0       "/home/weave/weave..."   13 minutes ago      Up 13 minutes                                        weave
c42cc69d7cf2        weaveworks/weaveexec:2.3.0   "data-only"              13 minutes ago      Created                                              weavevolumes-2.3.0
7ce56150aa56        weaveworks/weavedb:latest    "data-only"              13 minutes ago      Created                                              weavedb
其中，weave的这些数据是保存在每台机器上分配的名为 weavedb 的容器上的，它是一个 data volume 容器，只负责数据的持久化。

还会生成一个名为weave的虚拟网络设备

[root@localhost backup]# ifconfig weave
weave: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1376
        inet6 fe80::5cec:96ff:fe30:6abc  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 5e:ec:96:30:6a:bc  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 14  bytes 920 (920.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

docker中也会生成一个使用weave的网桥的自定义网络。

[root@localhost backup]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
f6bdadf61ce7        bridge              bridge              local
1239bac87642        host                host                local
c0c6d15cdc49        none                null                local
37c69c2e8a78        weave               weavemesh           local

使用weave启动一个镜像

weave2.0之后删除了run命令，所以先使用docker run启动好容器，然后使用weave attach命令给容器绑定IP地址

配置宿主机1的容器：

[root@localhost system]# docker run -it --name weave_test ubuntu /bin/bash
[root@localhost system]# weave attach 172.25.11.23/24 weave_test
Address 172.25.11.23 overlaps with existing route 172.25.11.0/24 on host
172.25.11.23
[root@localhost system]# docker exec -it weave_test /bin/bash
//可以看到weave添加了一个网络设备，并绑定了ip地址
root@273bba12b3b9:/# ifconfig ethwe
ethwe     Link encap:Ethernet  HWaddr fe:11:53:ea:3e:ba  
          inet addr:172.25.11.23  Bcast:172.25.11.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::fc11:53ff:feea:3eba/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1376  Metric:1
          RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:948 (948.0 B)  TX bytes:300 (300.0 B)

配置宿主机2的容器：

[root@localhost volumes]# docker run -it --name weave_another ubuntu /bin/bash
   [root@localhost volumes]# weave attach 172.25.11.112/24 weave_another
   Address 172.25.11.112 overlaps with existing route 172.25.11.0/24 on host
   172.25.11.112
   root@44028ad4bdc2:/# ifconfig ethwe
   ethwe     Link encap:Ethernet  HWaddr 86:ba:c8:b9:cc:eb  
		 inet addr:172.25.11.112  Bcast:172.25.11.255  Mask:255.255.255.0
         inet6 addr: fe80::84ba:c8ff:feb9:cceb/64 Scope:Link
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1376  Metric:1
         RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
         TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
         collisions:0 txqueuelen:0 
         RX bytes:948 (948.0 B)  TX bytes:300 (300.0 B)

宿主机1的容器weave_test和宿主机2的容器weave_another可以互相访问，验证如下：


//使用宿主机2的容器对宿主机1的容器进行ping访问
   root@44028ad4bdc2:/# ping 172.25.11.23
   PING 172.25.11.23 (172.25.11.23) 56(84) bytes of data.
   64 bytes from 172.25.11.23: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.077 ms
   ^C
   --- 172.25.11.23 ping statistics ---
   1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
   rtt min/avg/max/mdev = 0.077/0.077/0.077/0.000 ms
   //同样，使用宿主机1的容器对宿主机2的容器进行ping访问
   root@273bba12b3b9:/# ping 172.25.11.112
   PING 172.25.11.112 (172.25.11.112) 56(84) bytes of data.
   64 bytes from 172.25.11.112: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.072 ms
   64 bytes from 172.25.11.112: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.086 ms
   ^C
   --- 172.25.11.112 ping statistics ---
   2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
   rtt min/avg/max/mdev = 0.072/0.079/0.086/0.007 ms