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Docker网络配置 ​

容器通信问题 ​

当项目大规模使用 Docker 容器时，容器之间通信的问题也就产生了，要解决容器通信问题，必须先了解很多关于网络的知识，我们需要了解Docker 的网络知识，以满足更高的网络需求。

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Docker 容器需要网络来实现以下功能：

  • 容器间通信：不同容器之间需要通过网络进行通信，比如一个容器提供服务，其他容器需要访问该服务。
  • 容器与外部通信：容器还需要能够访问外部资源，如数据库、缓存服务等，这也需要容器具有网络连接能力。
  • 容器暴露服务：容器内部运行的应用程序需要通过网络暴露给外部访问，比如 web 服务。
  • 容器IP寻址：容器需要有自己的 IP 地址，这样其他容器或外部设备才能通过 IP 找到并访问该容器。
  • 网络隔离和安全性：Docker 的网络模型支持容器之间的隔离，以及容器与宿主机之间的隔离，提高了整体的安全性。

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总之 Docker 容器需要网络来实现容器间通信、容器与外部通信、服务暴露、IP 寻址以及网络隔离等基本功能。这些网络功能对于 Docker 容器的运行和应用部署都是非常关键的。

默认网络 ​

装 Docker 以后，会默认创建三种网络，可以通过 docker network ls 查看。

sh
docker network ls

# 输出如下
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
c80575410e67   bridge    bridge    local
b15021bed953   host      host      local
37f387479e18   none      null      local
网络模式简介
bridge为每一个容器分配、设置 IP 等，并将容器连接到一个 docker0 虚拟网桥，默认为该模式。
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。
none容器有独立的 Network namespace，但并没有对其进行任何网络设置，如分配 veth pair 和网桥连接，IP 等。
container新创建的容器不会创建自己的网卡和配置自己的 IP，而是和一个指定的容器共享 IP、端口范围等。

bridge 网络模式 ​

在该模式中，Docker 守护进程创建了一个虚拟以太网桥 docker0，新建的容器会自动桥接到这个接口，附加在其上的任何网卡之间都能自动转发数据包。

默认情况下，守护进程会创建一对对等虚拟设备接口 veth pair，将其中一个接口设置为容器的 eth0 接口（容器的网卡），另一个接口放置在宿主机的命名空间中，以类似 vethxxx 这样的名字命名，从而将宿主机上的所有容器都连接到这个内部网络上。

veth是linux的一种虚拟网络设备，它有点类似于两张网卡中间用一条网线连着，veth设备总是成对出现，通常用来连接不同网络命名空间（下面开始简称NS），一端连着NS1的内核协议栈，另一端连着NS2的内核协议栈，一端发送的数据会立刻被另一端接收。

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比如我运行一个基于 busybox 镜像构建的容器 bbox01，查看 ip addr：

然后宿主机通过 ip addr 查看信息如下：

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然后宿主机通过 ip addr 查看信息如下：

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通过以上的比较可以发现，证实了之前所说的：守护进程会创建一对对等虚拟设备接口 veth pair，将其中一个接口设置为容器的 eth0 接口（容器的网卡），另一个接口放置在宿主机的命名空间中，以类似 vethxxx 这样的名字命名。

同时，守护进程还会从网桥 docker0 的私有地址空间中分配一个 IP 地址和子网给该容器，并设置 docker0 的 IP 地址为容器的默认网关。也可以安装 apt-get install -y bridge-utils 以后，通过 brctl show 命令查看网桥信息。

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对于每个容器的 IP 地址和 Gateway 信息，我们可以通过 docker inspect 容器名称|ID 进行查看，在 NetworkSettings 节点中可以看到详细信息。

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我们可以通过 docker network inspect bridge 查看所有 bridge 网络模式下的容器，在 Containers 节点中可以看到容器名称。

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关于 bridge 网络模式的使用，只需要在创建容器时通过参数 --net bridge 或者 --network bridge 指定即可，当然这也是创建容器默认使用的网络模式，也就是说这个参数是可以省略的。

bridge

bridge 桥接模式的实现步骤主要如下：

  • Docker Daemon 利用 veth pair 技术，在宿主机上创建一对对等虚拟网络接口设备，假设为 veth0 和 veth1。而 veth pair 技术的特性可以保证无论哪一个 veth 接收到网络报文，都会将报文传输给另一方。
  • Docker Daemon 将 veth0 附加到 Docker Daemon 创建的 docker0 网桥上。保证宿主机的网络报文可以发往 veth0。
  • Docker Daemon 将 veth1 添加到 Docker Container 所属的 namespace 下，并被改名为 eth0。如此一来，宿主机的网络报文若发往 veth0，则立即会被 Container 的 eth0 接收，实现宿主机到 Docker Container 网络的联通性；同时，也保证 Docker Container 单独使用 eth0，实现容器网络环境的隔离性。

host 网络模式 ​

host

host 网络模式的实现步骤主要如下：

  • host 网络模式需要在创建容器时通过参数 --net host 或者 --network host 指定；
  • 采用 host 网络模式的 Docker Container，可以直接使用宿主机的 IP 地址与外界进行通信，若宿主机的 eth0 是一个公有 IP，那么容器也拥有这个公有 IP。同时容器内服务的端口也可以使用宿主机的端口，无需额外进行 NAT 转换；
  • host 网络模式可以让容器共享宿主机网络栈，这样的好处是外部主机与容器直接通信，但是容器的网络缺少隔离性。

比如我基于 host 网络模式创建了一个基于 busybox 镜像构建的容器 bbox02，查看 ip addr：

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然后宿主机通过 ip addr 查看信息如下：

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我们可以通过 docker network inspect host 查看所有 host 网络模式下的容器，在 Containers 节点中可以看到容器名称。

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none 网络模式 ​

none 网络模式的实现步骤主要如下：

  • none 网络模式是指禁用网络功能，只有 lo 接口( local 的简写)，代表 127.0.0.1，即 localhost 本地环回接口。在创建容器时通过参数 --net none 或者 --network none 指定；
  • none 网络模式即不为 Docker Container 创建任何的网络环境，容器内部就只能使用 loopback 网络设备，不会再有其他的网络资源。可以说 none 模式为 Docke Container 做了极少的网络设定，但是俗话说得好“少即是多”，在没有网络配置的情况下，作为 Docker 开发者，才能在这基础做其他无限多可能的网络定制开发。这也恰巧体现了 Docker 设计理念的开放。

比如我基于 none 网络模式创建了一个基于 busybox 镜像构建的容器 bbox03，查看 ip addr：

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我们可以通过 docker network inspect none 查看所有 none 网络模式下的容器，在 Containers 节点中可以看到容器名称。

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container 网络模式 ​

container网络模式

container 网络模式的实现步骤主要如下：

  • Container 网络模式是 Docker 中一种较为特别的网络的模式。在创建容器时通过参数 --net container:已运行的容器名称|ID 或者 --network container:已运行的容器名称|ID 指定；
  • 处于这个模式下的 Docker 容器会共享一个网络栈，这样两个容器之间可以使用 localhost 高效快速通信。

Container 网络模式即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相同之外，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。

比如我基于容器 bbox01 创建了 container 网络模式的容器 bbox04，查看 ip addr：

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宿主机的 ip addr 信息如下：

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通过以上测试可以发现，Docker 守护进程只创建了一对对等虚拟设备接口用于连接 bbox01 容器和宿主机，而 bbox04 容器则直接使用了 bbox01 容器的网卡信息。

这个时候如果将 bbox01 容器停止，会发现 bbox04 容器就只剩下 lo 接口了。

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然后 bbox01 容器重启以后，bbox04 容器也重启一下，就又可以获取到网卡信息了。

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docker run --link 可以用来链接两个容器，使得源容器（被链接的容器）和接收容器（主动去链接的容器）之间可以互相通信，并且接收容器可以获取源容器的一些数据，如源容器的环境变量。

这种方式官方已不推荐使用，并且在未来版本可能会被移除，所以这里不作为重点讲解，感兴趣可自行了解。

官网警告信息：https://docs.docker.com/network/links/

自定义网络 ​

虽然 Docker 提供的默认网络使用比较简单，但是为了保证各容器中应用的安全性，在实际开发中更推荐使用自定义的网络进行容器管理，以及启用容器名称到 IP 地址的自动 DNS 解析。

从 Docker 1.10 版本开始，docker daemon 实现了一个内嵌的 DNS server，使容器可以直接通过容器名称通信。方法很简单，只要在创建容器时使用 --name 为容器命名即可。

但是使用 Docker DNS 有个限制：只能在 user-defined 网络中使用。也就是说，默认的 bridge 网络是无法使用 DNS 的，所以我们就需要自定义网络。

创建网络 ​

通过 docker network create 命令可以创建自定义网络模式，命令提示如下：

sh
docker network create --help

# OPTIONS：选项
# NETWORK：网络名称
Usage:  docker network create [OPTIONS] NETWORK

Create a network

# OPTIONS：选项详细说明
# --attachable：允许容器连接到网络，但是不创建容器的默认网桥
# --aux-address map：网络驱动程序使用的辅助 IPv4 或 IPv6 地址（默认 map[]）
# --config-from string：从中复制配置的网络
# --config-only：创建仅配置网络
# --driver string【简写：-d】：管理网络的驱动程序（默认 bridge）
# --gateway strings：容器连接到网络时使用的网关
# --ingress：创建 swarm 路由网状网络
# --internal：将网络标记为内部网络，仅允许连接到该网络的容器
# --ip-range strings：分配 IPv4 地址的 IP 地址范围
# --ipam-driver string：IP 地址分配驱动程序（默认 default）
# --ipam-opt map：IP 地址分配驱动程序的选项
# --ipv6：启用或禁用 IPv6 网络
# --label list：设置网络元数据标签
# --opt map【简写：-o】：网络驱动程序选项
#  --scope string：网络作用域（默认 global）
# --subnet strings：CIDR 格式的子网，表示网络段

创建一个基于 bridge 网络模式的自定义网络模式 custom_network，完整命令如下：

sh
docker network create custom_network
# 输出如下
bdc1d04d6ec5076857a3fd9269baf122be1942fa722586106ed30d56a9dfb13f

通过 docker network ls 查看网络模式：

sh
docker network ls
# 输出如下
NETWORK ID     NAME             DRIVER    SCOPE
141a1d2af138   bridge           bridge    local
bdc1d04d6ec5   custom_network   bridge    local
b15021bed953   host             host      local
37f387479e18   none             null      local

通过自定义网络模式 custom_network 创建容器：

sh
docker run -di --name bbox05 --net custom_network busybox

通过 docker inspect 容器名称|ID 查看容器的网络信息，在 NetworkSettings 节点中可以看到详细信息。

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连接网络 ​

通过 docker network connect 为容器连接新的网络模式。

sh
docker network connect --help

# OPTIONS：选项
# NETWORK：网络名称
# CONTAINER：容器名称
Usage:  docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

Connect a container to a network

# OPTIONS：选项详细说明
# --alias strings：为容器添加别名
# --driver-opt strings：网络驱动程序选项
# --ip string：分配给容器的 IPv4 地址（例如："172.30.100.104"）
# --ip6 string：分配给容器的 IPv6 地址（例如："2001:db8::33"）
# --link list：添加指向另一个容器的链接
# --link-local-ip strings：为容器添加链接本地地址

将容器 bbox05 连接到默认的 bridge 网络模式：

sh
docker network connect bridge bbox05

通过 docker inspect 容器名称|ID 再次查看容器的网络信息，多增加了默认的 bridge。

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断开网络 ​

通过 docker network disconnect 命令断开网络。

sh
docker network disconnect --help

# OPTIONS：选项
# NETWORK：网络名称
# CONTAINER：容器名称
Usage:  docker network disconnect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

Disconnect a container from a network

# OPTIONS：选项详细说明
# --force【简写：-f】：强制断开网络

将容器 bbox05 从 custom_network 网络上断开连接。

sh
docker network disconnect custom_network bbox05

通过 docker inspect 容器名称|ID 再次查看容器的网络信息，发现只剩下默认的 bridge。

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移除网络 ​

可以通过 docker network rm 命令移除自定义网络模式，网络模式移除成功会返回网络模式名称。

sh
docker network rm --help

# NETWORK：网络名称
# [NETWORK...]：可以同时删除多个网络
Usage:  docker network rm NETWORK [NETWORK...]

Remove one or more networks

# OPTIONS：选项详细说明
# --force【简写：-f】：强制移除，如果网络不存在则不报错

删除名为 custom_network 的 Docker 网络。

sh
> docker network ls
NETWORK ID     NAME             DRIVER    SCOPE
141a1d2af138   bridge           bridge    local
bdc1d04d6ec5   custom_network   bridge    local
b15021bed953   host             host      local
37f387479e18   none             null      local

> docker network rm custom_network
custom_network

> docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
141a1d2af138   bridge    bridge    local
b15021bed953   host      host      local
37f387479e18   none      null      local

注意：如果通过某个自定义网络模式创建了容器，则该网络模式无法删除。

容器间网络通信 ​

首先明确一点，容器之间要互相通信，必须要有属于同一个网络的网卡。

我们先创建两个基于默认的 bridge 网络模式的容器。

sh
docker run -di --name default_bbox01 busybox
docker run -di --name default_bbox02 busybox

通过 docker network inspect bridge 查看两容器的具体 IP 信息。

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然后测试两容器间是否可以进行网络通信。

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经过测试，从结果得知两个属于同一个网络的容器是可以进行网络通信的，但是 IP 地址可能是不固定的，有被更改的情况发生，那容器内所有通信的 IP 地址也需要进行更改，能否使用容器名称进行网络通信？继续测试。

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经过测试，从结果得知使用容器进行网络通信是不行的，那怎么实现这个功能呢？

  • 从 Docker 1.10 版本开始，docker daemon 实现了一个内嵌的 DNS server，使容器可以直接通过容器名称通信。方法很简单，只要在创建容器时使用 --name 为容器命名即可。
  • 但是使用 Docker DNS 有个限制：只能在 user-defined 网络中使用。也就是说，默认的 bridge 网络是无法使用 DNS 的，所以我们就需要自定义网络。

我们先基于 bridge 网络模式创建自定义网络 custom_network，然后创建两个基于自定义网络模式的容器。

sh
# 创建 custom_network 网络
docker network create custom_network

# 创建两个基于自定义网络模式的容器
docker run -di --name custom_bbox01 --net custom_network busybox
docker run -di --name custom_bbox02 --net custom_network busybox

通过 docker network inspect custom_network 查看两容器的具体 IP 信息。

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然后测试两容器间是否可以进行网络通信，分别使用具体 IP 和容器名称进行网络通信。

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笔记内容来源

码神之路知识体系：码神之路

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