【Docker】Docker Network(网络)

Docker Network

星河万里᭄ꦿ࿐

3351人浏览 · 2024-04-25 18:22:13

星河万里᭄ꦿ࿐ · 2024-04-25 18:22:13 发布

一、Docker为什么需要网络管理

容器的网络默认与宿主机及其他容器都是相互隔离，但同时我们也要考虑下面的一些问题，比如：

多个容器之间是如何通信的
容器和宿主机是如何通信的
容器和外界主机是如何通信的
容器中要运行一些网络应用(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应该如何实现
容器不想让它的网络与宿主机、与其他容器隔离应该如何实现
容器根本不需要网络的时候应该如何实现
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）应该如何实现
…

上述的这些问题都需要我们对容器的网络进行合理的管理才能解决，这就体现出了容器网络管理的重要性。

二、Docker网络架构简介

Docker 容器网络 是为应用程序所创造的虚拟环境的一部分，它能让应用从宿主机操作系统的网络环境中独立出来，形成容器自有的网络设备、 IP 协议栈、端口套接字、 IP路由表、防火墙等等与网络相关的模块。

Docker 为实现容器网络，主要采用的架构由三部分组成：CNM、 Libnetwork 和驱动。

CNM

Docker 网络架构采用的设计规范是 CNM（Container Network Model）。 CNM 中规定了 Docker 网络的基础组成要素： Sandbox、 Endpoint、 Network。

在这里插入图片描述

Sandbox：提供了容器的虚拟网络栈，也即端口、套接字、 IP 路由表、防火墙、DNS 配置等内容。主要用于隔离容器网络与宿主机网络，形成了完全独立的容器网络环境。
Network： Docker 内部的虚拟子网，使得网络内的参与者能够进行通讯。
Endpoint：就是虚拟网络的接口，就像普通网络接口一样, Endpoint 的主要职责是负责创建连接。 Endpoint 类似于常见的网络适配器，那也就意味着一个 Endpoint 只能接入某一个网络，当容器需要接入到多个网络，就需要多个 Endpoint。

如上图所示，容器 B 有两个 Endpoint 并且分别接入 Networkd A 和 Network B。那么容器 A 和容器 B 之间是可以实现通信的，因为都接入了 NetworkA。但是容器 A 和容器 C 不可以通过容器 B 的两个 Endpoint 通信。

Libnetwork

Libnetwork 是 CNM 的一个标准实现。 Libnetwork 是开源库，采用 Go 语言编写（跨平台的），也是 Docker 所使用的库， Docker 网络架构的核心代码都在这个库中。Libnetwork 实现了 CNM 中定义的全部三个组件，此外它还实现了本地服务发现、基于 Ingress 的容器负载均衡，以及网络控制层和管理层等功能。

驱动

驱动 主要负责实现数据层相关内容，例如网络的连通性和隔离性是由驱动来处理的。驱动通过实现特定网络类型的方式扩展了 Docker 网络栈，例如桥接网络和覆盖网络。

Docker 内置了若干驱动，通常被称作原生驱动或者本地驱动。例如 Bridge Driver、Host Driver、 Overlay Driver、 MacVLan Driver、 IPVLan Driver、 None Driver 等等。每个驱动负责创建其上所有网络资源的创建和管理。

三、常见网络类型

bridge网络
bridge 驱动会在 Docker 管理的主机上创建一个 Linux 网桥。默认情况下，网桥上的容器可以相互通信。也可以通过 bridge 驱动程序配置，实现对外部容器的访问。Docker 容器的默认网络驱动.当我们需要多个容器在同一个 Docker 主机上通信时，桥接网络是最佳选择。
host 网络
对于独立容器，移除容器和 Docker 主机之间的网络隔离，并直接使用主机的网络。当网络堆栈不应该与 Docker 主机隔离，但是希望容器的其他资源被隔离时，主机网络是最佳选择。
container 网络
这个模式指定新创建的容器和引进存在的一个容器共享一个网络，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，端口等，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。
none 网络
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。容器完全网络隔离。
overlay 网络
借助 Docker 集群模块 Docker Swarm 搭建的跨 Docker Daemon 网络。将多个Docker 守护进程连接在一起，使集群服务能够相互通信。当我们需要运行在不同Docker 主机上的容器进行通信时，或者当多个应用程序使用集群服务协同工作时，覆盖网络是最佳选择。

在这里插入图片描述

另外，在 Docker 安装时，会自动安装一块 Docker 网卡称为 docker0，它是一个网桥设备，主要用于 Docker 各容器及宿主机的网络通信。

四、Docker网络管理命令

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docker network create

功能
创建自定义网络
语法

docker network create [OPTIONS] NETWORK

关键参数
- -d, --driver：网络驱动
- --gateway：网关地址
- --subnet：表示网段的 CIDR 格式的子网
- --ipv6：启用 ipv6
样例

#创建自定义网络
docker network create mynet1 --subnet=192.168.0.0/16
#查看网络列表
docker network ls
#查看网络详细信息
docker network inspect mynet1

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docker network inspect

功能
查看网络详情
语法

docker network inspect [OPTIONS] NETWORK [NETWORK...]

关键参数
- -f,--format:指定格式
样例

#查看mynet1、mynet2网络详情
docker network inspect mynet1 mynet2

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我们创建的容器默认使用的是桥接网络

docker network inspect bridge

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docker network connect

功能
于将容器连接到网络。可以按名称或 ID 连接容器。一旦连接，容器可以与同一网络中的其他容器通信。
语法

docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

关键参数
- --ip：指定 IP 地址
- --ip6：指定 IPv6 地址
样例

#创建自定义网络mynet3
docker network create mynet3 --subnet=10.2.0.0/16
#运行一个容器busybox
docker run -dit --name busybox1 busybox:1.36.0

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docker network connect mynet3 busybox1

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docker network inspect mynet3

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docker network disconnect

功能
断开网络
语法

docker network disconnect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

关键参数
- -f:强制退出
样例

docker network inspect mynet3

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docker network disconnect mynet3 busybox1

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docker exec -it busybox1 sh

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docker network prune

功能
删除不使用的网络
语法

docker network prune [OPTIONS]

关键参数
- -f, --force ：不提示
样例

docker network prune

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docker network rm

功能
删除1个或多个网络
语法

docker network rm NETWORK [NETWORK...]

关键参数
- -f:强制退出
样例

docker network create mynet1
docker network create mynet2
docker network create mynet3
docker run -itd --name busybox2 busybox:1.36.0

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docker network connect mynet3 busybox2
docker inspect mynet3
docker network rm mynet1 mynet2 mynet3

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docker network ls

功能
列出网络
语法

docker network ls [OPTIONS]

别名

docker network list

关键参数
- -f, --filter:指定过滤条件
- --format:指定格式
- --no-trunc:不截断
- -q, --quiet :仅仅显示 id
样例

#返回名字为host的网络
docker network ls -f name=host
#以json形式返回网络列表
docker network ls --format json
#不截断返回列表
docker network ls --no-trunc
#仅仅返回网络id
docker network ls -q

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网络命令基本操作

创建一个网络mynet6

docker network create mynet6 --subnet=10.15.0.0/16

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创建容器时指定网络

docker run -itd --name busybox3 --network mynet6 busybox:1.36.0
docker inspect busybox3
docker inspect mynet6

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先创建容器，再指定网络

docker run -itd --name busybox4 busybox:1.36.0
docker network connect mynet6 busybox4

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将容器移除出网络并删除网络

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五、网络详解

docker Bridge网络

网络介绍

Docker Bridge 网络采用内置的 bridge 驱动， bridge 驱动底层采用的是 Linux 内核中Linux bridge 技术。就网络而言， bridge 网络是在网络段之间转发流量的链路层设备，而网桥可以是在主机内核中运行的硬件设备或软件设备；就 Docker 而言，桥接网络使用软件网桥 docker0，它允许连接到同一网桥网络的容器进行通信，同时提供与未连接到该网桥网络容器的隔离。

Docker Container 的 bridge 桥接模式 可以参考下图：

在这里插入图片描述

默认情况下，创建的容器在没有使用 --network 参数指定要加入的 docker 网络时，默认都是加入 Docker 默认的单机桥接网络，即下面的 name 为 bridge 的网络。

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默认的 bridge 网络会被映射到内核中为 docker0 的网桥上。Docker 默认的 bridge 网络和 Linux 内核中的 docker0 网桥是一一对应的关系。bridge 是 Docker 对网络的命名，而 docker0 是内核中网桥的名字。

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生活案例

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bridge 就像一个立交桥一样，有很多条路可以四通八达，每条路都连接了 2 个方向的通道。

操作案例

容器间的网络通信

创建两个容器检查二者是否网络互通

#创建两个容器
docker run -itd --name b1 busybox:1.36.0
docker run -itd --name b2 busybox:1.36.0
#分别进入两个容器
docker exec -it b1 sh
docker exec -it b2 sh

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查看两个容器之间网络是否互通

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停掉一个容器，看一下网络是否会自动断开

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创建自定义bridge

在默认情况下，我们创建的容器都会连接在 docker0 这个 bridge 上。那其实我们也可以创建一些自定义的 bridge，让运行的容器通过自定义 bridge 进行通信。

创建一个自定义bridge网络

docker network create mynet4

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创建两个容器并加入刚刚创建的桥接网络

docker run -itd --name b3 --network mynet4 busybox:1.36.0
docker run -itd --name b4 --network mynet4 busybox:1.36.0

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查看两个容器间是否网络互通

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DNS解析

Docker 自定义桥接网络是支持通过 Docker DNS 服务进行域名解析的，也就是说我们可以直接使用容器名进行通信，因为 DNS 服务可以解析容器名到 IP 地址的映射，但是默认的 bridge 网络是不支持 DNS 的。

查看默认的bridge网络是否支持DNS解析

docker run -itd --name b51 busybox:1.36.0
docker run -itd --name b52 busybox:1.36.0

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创建一个自定义网络，并创建两个新的容器加入进去

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分别在两个容器中ping对方的名称，发现可以ping通

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因此，这里我们可以得出结论：默认的bridge网络不支持DNS域名解析，而自己创建的自定义bridge网络则支持。

端口暴露和转发

暴露方式
端口暴露有 2 种方式，在启动容器的时候添加端口参数，一种 -P 暴露所有端口，一种是-p，暴露指定端口
- -P
  将指定的容器端口映射至主机所有地址的一个动态端口， ·“动态端口”指随机端口，具体的映射结果可使用 docker port 命令查看
- -p <hostPort>:<containerPort>
  将容器端口映射至指定的主机端口
端口转发
连接 bridge 网络的容器只能与连接在当前网络中的容器进行通信。如果一个容器想要对外提供一些网络服务的话，需要进行端口转发才可以实现。
端口转发将 Docker 容器的端口映射到宿主机的端口上，那么任何发送到宿主机该端口的流量，都会被转发到容器的端口中。如下图所示，两个容器内部均开放 80 端口，它们分别映射到宿主机的 8088 和 8089 端口，即表示任何发送到 8088 端口的流量都会转发到 Container 1 容器的 80 端口，发送到 8089 端口的流程都会转发到Container 2 容器的 80 端口。

docker run -d --name mynginx1 -p 8060:80 nginx:1.24.0
docker port mynginx1

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docker Host 网络

网络介绍

Docker 容器运行默认都会分配独立的 Network Namespace 隔离子系统，但是如果基于 host 网络模式，容器将不会获得一个独立的 Network Namespace, 而是和宿主机共用同一个 Network Namespace，容器将不会虚拟出自己的网卡， IP 等，而是直接使用宿主机的 IP 和端口。

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连接到 host 网络的容器共享宿主机的网络栈，容器的网络配置与宿主机完全一样。我们可以通过 --network=host 指定使用 host 网络。

操作案例

创建两个容器，分别使用两种网络（桥接网络和host网络）

docker run -itd --name b61 busybox:1.36.0
docker run -itd --name b62 --network host busybox:1.36.0

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分别查看两个容器网络的差异

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这里我们需要注意一下，host网络的缺点就是宿主机的端口如果被占用，那么容器将不能使用该端口。

docker run -d --name mynginx2 --network host nginx:1.24.0
#查看容器日志信息
docker logs mynginx2

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之前我们提到 bridge 网络在通信的时候需要进行端口转发以及 NAT 地址转换，这势必会消耗掉一些资源以及性能。
那么直接使用 host 网络最大的好处就是性能好，如果容器对网络传输效率有较高的要求，建议选择 host 网络。当然也会牺牲一些东西，比如要考虑端口冲突问题，其他服务已经被占用的端口就不能再使用了。

docker Container 网络

网络介绍

Docker Container 的 other container 网络模式是 Docker 中一种较为特别的网络的模式。之所以称为“other container 模式”，是因为这个模式下的 Docker Container，会使用其他容器的网络环境。之所以称为“特别”，是因为这个模式下容器的网络隔离性会处于 bridge 桥接模式与 host 模式之间。 Docker Container 共享其他容器的网络环境，则至少这两个容器之间不存在网络隔离，而这两个容器又与宿主机以及除此之外其他的容器存在网络隔离。

在这里插入图片描述

Docker Container 的 other container 网络模式实现逻辑如下：

查找 other container（即需要被共享网络环境的容器）的网络 namespace；
将新创建的 Docker Container（也是需要共享其他网络的容器）的 namespace，使用 other container 的 namespace

操作案例

创建两个容器，并将第二个容器加入第一个容器网络中。

docker run -itd --name b71 busybox:1.36.0
docker run -itd --name b72 --network container:b71 busybox:1.36.0

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查看两个容器的IP信息

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停掉第一个容器，查看情况

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重启两个容器，容器网络得到恢复

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在这种模式下的 Docker Container 可以通过 localhost 来访问 namespace 下的其他容器，传输效率较高。但是两个容器之间存在依赖，如果依赖容器重启了，会导致另外一个服务的网络不可用。

docker none 网络

网络介绍

none 网络 就是指没有网络。挂在这个网络下的容器除了 lo(本地回环)，没有其他任何网卡。

操作案例

在运行容器的时候，可以通过 --network=none 参数来指定容器使用 none 网络。

创建一个容器，并加入none网络

docker run -itd --name b8 --network none busybox:1.36.0

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在容器中查看IP信息

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针对一些对安全性要求比较高并且不需要联网的应用，可以使用 none 网络，比如生成随机密码，避免生成密码被第三方获取。
一些第三方的应用可能需要 docker 帮忙创建一个没有网络的容器，网络由第三方自己来配置。

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一、Docker为什么需要网络管理

二、Docker网络架构简介

CNM

Libnetwork

驱动

三、常见网络类型

四、Docker网络管理命令

docker network create

docker network inspect

docker network connect

docker network disconnect

docker network prune

docker network rm

docker network ls

网络命令基本操作

五、网络详解

docker Bridge网络

网络介绍

操作案例

容器间的网络通信

创建自定义bridge

DNS解析

端口暴露和转发

docker Host 网络

网络介绍

操作案例

docker Container 网络

网络介绍

操作案例

docker none 网络

网络介绍

操作案例

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