Docker核心技术之网络管理

一、Docker 网络管理简介

为什么需要Docker网络管理

容器的网络默认与宿主机、与其他容器都是相互隔离。

容器中可以运行一些网络应用(如nginx、web应用、数据库等)，如果要让外部也可以访问这些容器内运行的网络应用，那么就需要配置网络来实现。

有可能有的需求下，容器不想让它的网络与宿主机、与其他容器隔离。

有可能有的需求下，容器根本不需要网络。

有可能有的需求下，容器需要更高的定制化网络（如定制特殊的集群网络、定制容器间的局域网）。

有可能有的需求下， 容器数量特别多，体量很大的一系列容器的网络管理如何 ……

因此容器的网络管理是非常重要的

Docker中有哪些网络驱动模式

bridge network 模式（网桥）：默认的网络模式。类似虚拟机的nat模式

host network 模式（主机）：容器与宿主机之间的网络无隔离，即容器直接使用宿主机网络

None network 模式：容器禁用所有网络。

Overlay network 模式（覆盖网络）： 利用VXLAN实现的bridge模式

Macvlan network 模式：容器具备Mac地址，使其显示为网络上的物理设备

Docker网络管理命令

查看网络 – docker network ls

作用：     查看已经建立的网络对象

命令格式：     docker network ls [OPTIONS]

命令参数(OPTIONS)：     -f, --filter filter           过滤条件(如 'driver=bridge’)         

                                          --format string       格式化打印结果         

                                          --no-trunc            不缩略显示     

                                          -q, --quiet                   只显示网络对象的ID

注意：     默认情况下，docker安装完成后，会自动创建bridge、host、none三种网络驱动  

命令演示：

 创建网络 – docker network create

作用：     创建新的网络对象

命令格式：     docker network create [OPTIONS] NETWORK

命令参数(OPTIONS)：     -d, --driver string                指定网络的驱动(默认 "bridge")         

                                          --subnet strings               指定子网网段(如192.168.0.0/16、172.88.0.0/24)         

                                          --ip-range strings             执行容器的IP范围，格式同subnet参数         

                                          --gateway strings              子网的IPv4 or IPv6网关，如(192.168.0.1)

注意：     host和none模式网络只能存在一个     docker自带的overlay 网络创建依赖于docker swarm(集群负载均衡)服务     192.168.0.0/16 等于 192.168.0.0~192.168.255.255    192.168.8.0/24     172.88.0.0/24 等于 172.88.0.0~172.88.0.255

命令演示：

网络删除 – docker network rm

作用：     删除一个或多个网络

命令格式：     docker network rm NETWORK [NETWORK...]

命令参数(OPTIONS)：     无

查看网络详细信息 – docker network inspect

作用：     查看一个或多个网络的详细信息

命令格式：     docker network inspect [OPTIONS] NETWORK [NETWORK...]      

                       或者 docker inspect [OPTIONS] NETWORK [NETWORK...]

命令参数(OPTIONS)：     -f, --format string       根据format输出结果

使用网络 – docker run --network

作用：     为启动的容器指定网络模式

命令格式：     docker run/create --network NETWORK

命令参数(OPTIONS)：     无

注意：     默认情况下，docker创建或启动容器时，会默认使用名为bridge的网络

网络连接与断开 – docker network connect/disconnect

作用：     将指定容器与指定网络进行连接或者断开连接

命令格式：     docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

                       docker network disconnect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

命令参数(OPTIONS)：     -f, --force           强制断开连接(用于disconnect)

二、Docker网络模式简介

bridge 网络模式（一）

特点： 宿主机上需要单独的bridge网卡，如默认docker默认创建的docker0。

容器之间、容器与主机之间的网络通信，是借助为每一个容器生成的一对veth pair虚拟网络设备对，进行通信的。一个在容器上，另一个在宿主机上。

每创建一个基于bridge网络的容器，都会自动在宿主机上创建一个veth**虚拟网络设备。

外部无法直接访问容器。需要建立端口映射才能访问。

容器借由veth虚拟设备通过如docker0这种bridge网络设备进行通信。

每一容器具有单独的IP

bridge 网络模式（二） – 端口映射

作用：     启动的容器时，为容器进行端口映射

命令格式：     docker run/create -P …       或者 docker run/create –p …

命令参数(OPTIONS)：     -P, --publish-all        将容器内部所有暴露端口进行随机映射     

                                          -p, --publish list     手动指定端口映射

注意：     -p [HOST_IP]:[HOST_PORT]:CONTAINER_PORT     

                如：-p ::80        将容器的80端口随机(端口)映射到宿主机任意IP           

                       -p :8000:6379     将容器的6379端口映射到宿主机任意IP的8000端口           

                       -p 192.168.5.1::3306    将容器的3306端口随机(端口)映射到宿主机的192.168.5.1IP上

host 网络模式

特点：

容器完全共享宿主机的网络。网络没有隔离。宿主机的网络就是容器的网络。

容器、主机上的应用所使用的端口不能重复。例如：如果宿主机已经占用了8090端口，那么任何一个host模式的容器都不可以使用8090端口了；反之同理。

外部可以直接访问容器，不需要端口映射。

容器的IP就是宿主机的IP

特殊host 网络模式（Container网络模式）

Container网络模式，其实就是容器共享其他容器的网络。

相当于该容器,，在网络层面上，将其他容器作为“主机”。它们之间的网络没有隔离。

这些容器之间的特性同host模式。

使用方法：     Docker run/create --network container:CONTAINER …

none 网络模式

特点：

容器上没有网络，也无任何网络设备。

如果需要使用网络，需要用户自行安装与配置。

应用场景

该模式适合需要高度定制网络的用户使用。

overlay 网络模式（一）

Overlay 网络，也称为覆盖网络。

Overlay 网络的实现方式和方案有多种。Docker自身集成了一种，基于VXLAN隧道技术实现。

Overlay 网络主要用于实现跨主机容器之间的通信。

应用场景：需要管理成百上千个跨主机的容器集群的网络时。

overlay 网络模式（二）- 了解TCP/IP协议栈

overlay 网络模式（三）- 实现原理

IP隧道网络原理

macvlan 网络模式

macvlan网络模式，最主要的特征就是他们的通信会直接基于mac地址进行转发。

这时宿主机其实充当一个二层交换机。Docker会维护着一个MAC地址表，当宿主机网络收到一个数据包后，直接根据mac地址找到对应的容器，再把数据交给对应的容器。

容器之间可以直接通过IP互通，通过宿主机上内建的虚拟网络设备（创建macvlan网络时自动创建），但与主机无法直接利用IP互通。

应用场景：由于每个外来的数据包的目的mac地址就是容器的mac地址，这时每个容器对于外面网络来说就相当于一个真实的物理网络设备。因此当需要让容器来的网络看起来是一个真实的物理机时，使用macvlan模式

三、总结

重点掌握： bridge网络、host网络、Container网络模式的原理和使用（应用得较多，且host网络性能最优）。 docker network命令的使用

了解： none网络的效果 overlay网络、macvlan网络的原理。（使用起来难度较大）