当项目大规模使用 Docker 时,容器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。
# 1. 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
[root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
f869d1c3534a bridge bridge local
1543d4d4b945 host host local
d06a4fca4238 none null local
2
3
4
5
# 1.1 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。
比如我运行一个基于 busybox
镜像构建的容器 bbox01
,查看 ip addr
:
busybox 被称为嵌入式 Linux 的瑞士军刀,整合了很多小的 unix 下的通用功能到一个小的可执行文件中
然后宿主机通过 ip addr
查看信息如下:
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 yum install -y bridge-utils
以后,通过 brctl show
命令查看网桥信息。
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。
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。
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 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。
# 1.2 host网络模式
- 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
:
然后宿主机通过 ip addr
查看信息如下:
返回信息一模一样,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。
# 1.3 none网络模式
- 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
:
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。
# 1.4 container网络模式
- 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
:
宿主机的 ip addr
信息如下:
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。
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。
# 2. link
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/
# 3. 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。
# 3.1 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:
进一步查看 docker network create
命令使用详情,发现可以通过 --driver
指定网络模式且默认是 bridge
网络模式,提示如下:
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:
docker network create custom_network
通过 docker network ls
查看网络模式:
[root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
b3634bbd8943 bridge bridge local
062082493d3a custom_network bridge local
885da101da7d host host local
f4f1b3cf1b7f none null local
2
3
4
5
6
通过自定义网络模式 custom_network
创建容器:
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。
# 3.2 连接网络
通过 docker network connect 网络名称 容器名称
为容器连接新的网络模式。
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
。
# 3.3 断开网络
通过 docker network disconnect 网络名称 容器名称
命令断开网络。
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
。
# 3.4 移除网络
可以通过 docker network rm 网络名称
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。
docker network rm custom_network
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。
# 4. 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。
docker run -di --name default_bbox01 busybox
docker run -di --name default_bbox02 busybox
2
通过 docker network inspect bridge
查看两容器的具体 IP 信息。
然后测试两容器间是否可以进行网络通信。
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。
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。
docker network create custom_network
docker run -di --name custom_bbox01 --net custom_network busybox
docker run -di --name custom_bbox02 --net custom_network busybox
2
3
4
通过 docker network inspect custom_network
查看两容器的具体 IP 信息
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。