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了解Docker的网络模式

2023年 7月 20日 52.2k 0

了解Docker网络的七种模式
0. 双网卡

  • Host: Linux vm

  • 网卡：NAT+Host-only
    拓扑

  • 问题：为什么设置双网卡？🤔

  • NAT模式用于上网。

  • IP地址的稳定性。
    （1）NAT模式，虚拟机的IP地址通过NAT网关翻译成与物理机同个网段的IP地址，虚拟机最终共享这个网段的IP地址，共享意味着要考虑冲突，虚拟机不能霸占已经在使用中的IP地址。为了更有效地利用有限的IP地址资源，物理机管理和维护一个NAT网络的IP地址池，虚拟机关闭时释放IP地址，启动时从NAT网络中的IP地址池重新获取可用的IP地址，这样既避免冲突，又避免浪费。
    （2）Host-only模式，有一个隔离的虚拟网络，虚拟机无需和外界共享这个网段，虚拟网络分配给虚拟机一个IP地址，不会说这个IP地址会突然被抢走，也就是说虚拟机可以一直拥有这个IP地址。

  • 配置Host-only模式的原因我是想拥有一个稳定的IP地址，这样物理机还可以为这个IP地址设置别名，方便进行ssh连接。而且虚拟机开放ssh端口有安全隐患，Host-only模式的隔离性也使之得到了安全保证。

  • 开放ssh端口

    • sudo apt-get install openssh-server安装后自动开启服务
    sudo ps -e |grep sshd 验证是否启动
    到 /etc/ssh/sshd_config取消port: 22的注释
    service ssh restart启动服务
    主机ssh连接

    主机
    5. 为IP地址起别名
    别名
    成功连接

  • 再来一个免密登录
    (1)本地主机有公钥和密钥
    本地
    (2)把公钥复制到远程主机上
    ①虚拟机创建/home/ryon/.ssh目录
    ②scp id_rsa.pub ohyeah:/home/ryon/.ssh
    ③进入虚拟机，cat id_rsa.pub > authorized_keys
    (3)再次ssh，这次不用密码
    ssh免密

    • 🥱来到正文，开始了解Docker的网络模式

    1. the default Bridge

    sudo apt install docker.io -y

    docker0
    network
    Docker服务默认创建一个docker0网桥，在内核层连通了其他的物理或虚拟网卡

    • 默认制定了docker0接口的IP地址为172.17.0.1/16
      now
    • 🛼运行三个使用默认的使用docker0网桥的容器
    sudo docker run -itd --rm --name milk busybox
sudo docker run -itd --rm --name bread busybox
sudo docker run -itd --rm --name coffee nginx

    3个容器使用docker0

    • ✔️验证：bridge link
      验证一下
      👀查看容器的ip地址
    sudo docker inspect bridge

    查看ip

    • 容器互相访问
    sudo docker exec -it milk sh

    ping

    • 容器访问外网
      访问外网
    • 令coffee暴露80端口，使得物理机可以通过虚拟机的ip直接访问nginx服务
    sudo docker stop coffee
sudo docker run -itd --rm -p 80:80 --name coffee nginx

    暴露80端口
    物理机访问

    2. User-defined 自定义桥接网络

    sudo docker network create greatwall
    • 产生新的虚拟网桥，网关是172.18.0.1/16
      新网桥
      greatwall
    • 运行两个使用新网桥的容器
    sudo docker run -itd --rm --network greatwall --name beijing busybox
sudo docker run -itd --rm --network greatwall --name shenzhen busybox
ip addr show
bridge link

    产生两个新接口

    sudo docker inspect greatwall

    ip

    • 📁隔离性
      现在的格局

    • 进入milk容器，你将发现ping不到beijing
      隔离性

    • 🤙而且使用了自定义的网桥，容器之间可以通过名字访问（DNS）。如在beijing中ping通shenzhen，这个很实用，docker0则没有这个效果。
      通过名字ping

    3. the Host

    sudo docker stop coffee
sudo docker run -itd --rm --network host --name coffee nginx

    • 效果
      效果

    • coffee和虚拟机共享端口，在物理机访问虚拟机的双ip地址均出现nginx。
      双ip均可访问

    • 👍够简单，代价是失去隔离性

    3. MacVLAN

    • just simpley connect our Docker contaners directly to our physical network

    • 本质上是一种网卡虚拟化技术。将一张物理网卡设置多个Mac地址，一变多。性能好，相比其他实现，不需要创建Linux bridge，而是直接通过以太interface连接到物理网络

    • 分配独立的ip地址和MAC地址，Host收到数据包后，根据不同的MAC地址把数据包转发给不同的子接口，在外界看来相当于多台主机。

    • macvlan并不创建网络，只创建虚拟网卡。

    • ip route show查看网关
      网关

    sudo docker network create -d macvlan 
--subnet 192.168.241.0/24 
--gateway 192.168.241.2 
-o parent=ens33 
subway

    创建网络

    sudo docker stop milk bread
sudo docker run -itd --rm --network subway 
--ip 192.168.241.92 
--name milk busybox
sudo docker run -itd --rm --network subway 
--ip 192.168.241.95 
--name bread busybox
sudo docker run -itd --rm --network subway 
 --ip 192.168.241.96 
 --name tea nginx
sudo docker exec -it milk sh
ip address show
    • eth0@if2: 是2的子接口，2就是我们主机的ens33网卡
      wow
  • ping 网关和外网
    great
  • 容器互访，在bread里ping通milk
    cool
  • 物理机访问tea
    it works
    • 结构
      在这里插入图片描述

    多个Mac地址

    • 这个subway网络会独占物理网卡，也就是说一张物理网卡只能创建一个MacVLAN网络。我们想创建多个macvlan网络就得用多张网卡，但主机的物理网卡是有限的，怎么办呢？
    • MacVLAN网络支持VLAN子接口，通过将一个网口划分出多个子网口，就可以基于子网口创建MacVLAN网络。
    • parent interface 父接口可以是一个物理接口（eth0），也可以是一个802.1q的子接口(eth0.10)

    3+. the macVLAN（802.1q）

    • 在交换机上，如果某个port只能首发单个VLAN的数据，则该端口为Access模式；如果支持多VLAN，则为Trunk模式。
    • 实际生产中宿主机的ens33要接在交换机的trunk口上。不过在虚拟机中不需要额外配置了。
  • 编辑/etc/network/interfaces，配置sub-interface
    • 效果
      子网口划分
    sudo docker stop milk bread tea
sudo docker network rm subway
sudo docker network create -d macvlan 
--subnet 192.168.20.0/24 
--gateway 192.168.20.1 
-o parent=ens33.20 
macvlan20 
sudo docker network create -d macvlan 
--subnet 192.168.30.0/24 
--gateway 192.168.30.1 
-o parent=ens33.30 
macvlan30

    创建两个子网

    sudo docker run -itd --rm --network macvlan20 
--ip 192.168.20.92 
--name milk busybox
sudo docker run -itd --rm --network macvlan20 
--ip 192.168.20.95 
--name bread busybox
sudo docker run -itd --rm --network macvlan30 
--ip 192.168.30.96 
--name tea nginx

    在milk中ping bread

    • 特点
      • 现在在容器内部只能ping通同个macvlan网络中的其他容器了，不能ping通其他macvlan网络中的容器，也不能ping通外网
      • 解决方案：可以借助三层路由完成通信，留坑（我不会😖）。

    4. the IPVlan (L2)

    • ipvlan和macvlan类似，都是从一个主机接口虚拟出多个虚拟网络接口。
    • ipvlan虚拟出的子接口都有相同的mac地址，但可配置不同的ip地址。
    • ipvlan有两种不同的工作模式：L2和L3. 一个父接口只能选择其中一种模式
    • L2模式与macvlan的bridge模式相似
      • 父接口作为交换机来转发子接口的数据
      • 同一个网络的子接口可以通过父接口来转发数据
      • 如果想发送到其他网络，报文通过父接口的路由转发
    sudo docker network create -d ipvlan 
--subnet 192.168.241.0/24 
--gateway 192.168.241.2 
-o parent=ens33 
subway
# 像macvlan一样，L2模式要求分配给子接口的IP地址与父接口在同一子网中
sudo docker run -itd --rm --network subway 
--ip 192.168.241.92 
--name milk busybox
sudo docker run -itd --rm --network subway 
--ip 192.168.241.95 
--name bread busybox

    ping

    • 观察MAC地址，重新ping通后再进行arp查询
      都一样
    • 结构
      一样的mac

    5. the IPVlan (L3)

    • L3，第三层，关注IP地址、路由表。
    • No switching , No Mac, No arps，这些都是L2，第二层，现在不关注。
    • 现在不把容器接在swtich，接在host，把host当成一台路由器。
    • 不同点在于现在没有广播，no broadcast. It's not responding to our request。所以传统gateway对L3模式没有意义。
    • 要与外界通信，就需要我们配置路由。
    • 体现一个特征：Control
    • no one can reach them, but I can control who reaches them.
    sudo docker network create -d ipvlan 
--subnet 192.168.94.0/24 
# L3模式要求容器网络和IP地址所在的子网不同于父接口
-o parent=ens33 -o ipvlan_mode=l3 
--subnet 192.168.95.0/24  # 我可以配置多个子网
ipvlanl3
sudo docker run -itd --rm --network ipvlanl3 
--ip 192.168.94.7 
--name milk busybox
sudo docker run -itd --rm --network ipvlanl3 
--ip 192.168.94.8 
--name bread busybox
sudo docker run -itd --rm --network ipvlanl3 
--ip 192.168.95.7 
--name beijing busybox
sudo docker run -itd --rm --network ipvlanl3 
--ip 192.168.95.8 
--name shenzhen busybox

    wuli

    • milk不能访问外网，because it doesn't have a route out. 但是milk可以ping bread（无需路由）, 甚至可以ping通其他子网下的 beijing和shenzhen（走路由）

    Unlike ipvlan l2 mode, different subnets can ping one another as long as they share the same parent interface

    在这里插入图片描述

    • they can talk to each other all day

    • Now , I want them to access everything.

    • So let's add a static route in my network

    • 配置静态路由，让物理机可以访问到容器

    route add 192.168.94.0 mask 255.255.255.0 192.241.138 -p
ping 192.168.94.7

    静态路由

    • 物理机现在是可以访问milk了，但仅仅是单向。
    • milk还是无法ping通外网，好吧，到此为止😭。

    6. Overlay

    • is more for, if you have different hosts
    • 现在的环境是单主机docker，用不到
    • 但是在实际生产环境中，往往不止一台, 它们往往部署在Docker Swarm
    • Docker Swarm类似于Kubernetes. It's just Docker's version of Kubernetes.
    • 对于多个docker服务器上的多个容器间网络通信, 需要一种独立于主机的网络配置，也就是Overlay。
    • 作为入门，我现在可能还用不上。适合在学习Docker swarm或者Kubernetes的时候再来。（🏃‍♂️溜！）

    7. None

    • It's absolutely nothing.
    • 无需设置，它已存在🧘‍♂️
      none
    • The driver is null. so cool
    • 如果我创建一个容器, --network none, 它的网卡只有一个lo
      lo

    🎉

    大白菜程序猿
    系统运维
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    大白菜程序猿

    这个人很懒，什么都没有留下～

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