Docker的网络模式和跨主机通讯

Docker的四种网络模式

Bridge模式



当Docker进程启动时，会在主机上建立一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会链接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工做方式和物理交换机相似，这样主机上的全部容器就经过交换机连在了一个二层网络中。

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。在主机上建立一对虚拟网卡veth pair设备，Docker将veth pair设备的一端放在新建立的容器中，并命名为eth0（容器的网卡），另外一端放在主机中，以vethxxx这样相似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。能够经过brctl show命令查看。

bridge模式是docker的默认网络模式，不写--net参数，就是bridge模式。使用docker run -p时，docker实际是在iptables作了DNAT规则，实现端口转发功能。可使用iptables -t nat -vnL查看。

bridge模式以下图所示：



演示：

docker run -tid --net=bridge --name docker_bri1

ubuntu-base:v3

docker run -tid --net=bridge --name docker_bri2

ubuntu-base:v3

brctl show
docker exec -ti docker_bri1 /bin/bash
docker exec -ti docker_bri1 /bin/bash

ifconfig –a
route –nHost模式



若是启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会得到一个独立的Network Namespace，而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出本身的网卡，配置本身的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。可是，容器的其余方面，如文件系统、进程列表等仍是和宿主机隔离的。

Host模式以下图所示：



演示：

docker run -tid --net=host --name docker_host1 ubuntu-base:v3
docker run -tid --net=host --name docker_host2 ubuntu-base:v3

docker exec -ti docker_host1 /bin/bash
docker exec -ti docker_host1 /bin/bash

ifconfig –a
route –n

Container模式



这个模式指定新建立的容器和已经存在的一个容器共享一个 Network Namespace，而不是和宿主机共享。新建立的容器不会建立本身的网卡，配置本身的 IP，而是和一个指定的容器共享 IP、端口范围等。一样，两个容器除了网络方面，其余的如文件系统、进程列表等仍是隔离的。两个容器的进程能够经过 lo 网卡设备通讯。

Container模式示意图：



演示：

docker run -tid --net=container:docker_bri1

--name docker_con1 ubuntu-base:v3

docker exec -ti docker_con1 /bin/bash
docker exec -ti docker_bri1 /bin/bash

ifconfig –a
route -nNone模式



使用none模式，Docker容器拥有本身的Network Namespace，可是，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。须要咱们本身为Docker容器添加网卡、配置IP等。

Node模式示意图:

演示：

docker run -tid --net=none --name

docker_non1 ubuntu-base:v3

docker exec -ti docker_non1 /bin/bash

ifconfig –a
route -n

跨主机通讯

Docker默认的网络环境下，单台主机上的Docker容器能够经过docker0网桥直接通讯，而不一样主机上的Docker容器之间只能经过在主机上作端口映射进行通讯。这种端口映射方式对不少集群应用来讲极不方便。若是能让Docker容器之间直接使用本身的IP地址进行通讯，会解决不少问题。按实现原理可分别直接路由方式、桥接方式（如pipework）、Overlay隧道方式（如flannel、ovs+gre）等。

直接路由



经过在Docker主机上添加静态路由实现跨宿主机通讯：


 

Pipework

Pipework是一个简单易用的Docker容器网络配置工具。由200多行shell脚本实现。经过使用ip、brctl、ovs-vsctl等命令来为Docker容器配置自定义的网桥、网卡、路由等。
 

• 使用新建的bri0网桥代替缺省的docker0网桥
• bri0网桥与缺省的docker0网桥的区别：bri0和主机eth0之间是veth pair

 

Flannel(Flannel + UDP 或者 Flannel + VxLAN)

Flannel实现的容器的跨主机通讯经过以下过程实现：
 

• 每一个主机上安装并运行etcd和flannel；
• 在etcd中规划配置全部主机的docker0子网范围；
• 每一个主机上的flanneld根据etcd中的配置，为本主机的docker0分配子网，保证全部主机上的docker0网段不重复，并将结果（即本主机上的docker0子网信息和本主机IP的对应关系）存入etcd库中，这样etcd库中就保存了全部主机上的docker子网信息和本主机IP的对应关系；
• 当须要与其余主机上的容器进行通讯时，查找etcd数据库，找到目的容器的子网所对应的outip（目的宿主机的IP）；
• 将原始数据包封装在VXLAN或UDP数据包中，IP层以outip为目的IP进行封装；
• 因为目的IP是宿主机IP，所以路由是可达的；
• VXLAN或UDP数据包到达目的宿主机解封装，解出原始数据包，最终到达目的容器。

Flannel模式以下图所示： 


演示：

/opt/bin/etcdctl get /coreos.com/network/config
/opt/bin/etcdctl ls /coreos.com/network/subnets
/opt/bin/etcdctl get

/coreos.com/network/subnets/172.16.49.0-24