【Docker笔记05】【网络模式】

一、前言

本系列是根据 B 站 尚硅谷 Docker 视频 学习记录笔记。因为没有视频课件，部分内容摘自 https://www.yuque.com/tmfl/cloud/dketq0。

本系列仅为自身学习笔记记录使用，记录存在偏差，推荐阅读原视频内容或本文参考笔记。

二、简单介绍

docker安装并启动服务后，会在宿主机中添加一个虚拟网卡。

在Docker服务启动前，使用 ifconfig 或 ip addr 查看网卡信息：

  • ens33或eth0：本机网卡
  • lo：本机回环网络网卡
  • 可能有virbr0（CentOS安装时如果选择的有相关虚拟化服务，就会多一个以网桥连接的私网地址的virbr0网卡，作用是为连接虚拟网卡提供NAT访问外网的功能。如果要移除该服务，可以使用 yum remove libvirt-libs.x86_64）

使用 systemctl start docker启动Docker服务后，会多出一个 docker0 网卡。

作用：

  • 容器间的互联和通信以及端口映射
  • 容器IP变动时候可以通过服务名直接网络通信而不受到影响

Docker容器的网络隔离，是通过Linux内核特性 namespace和 cgroup 实现的。

Docker 启动后会产生一个 docker0 的虚拟网桥，如下图：
在这里插入图片描述

四、基本命令

  1. 查看docker 网络模式

    # 查看 docker 网络
[root@localhost jdk]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
434c8b2478c5   bridge    bridge    local
9a997978179d   host      host      local
505d72cea94b   none      null      local
# 查看 network 命令帮助
[root@localhost jdk]# docker network  --help

Usage:  docker network COMMAND

Manage networks

Commands:
  connect     Connect a container to a network
  create      Create a network
  disconnect  Disconnect a container from a network
  inspect     Display detailed information on one or more networks
  ls          List networks
  prune       Remove all unused networks
  rm          Remove one or more networks

Run 'docker network COMMAND --help' for more information on a command.
# 手动创建一个网络，可以看到默认创建网络使用的桥接模式
[root@localhost jdk]# docker network create a_network
0321393ceb8b7ffe1de1bb658ec683e7dba0f8403a0c474ee72c2bd896cf7438
[root@localhost jdk]# docker network ls
NETWORK ID     NAME        DRIVER    SCOPE
0321393ceb8b   a_network   bridge    local
434c8b2478c5   bridge      bridge    local
9a997978179d   host        host      local
505d72cea94b   none        null      local
# 删除网络
[root@localhost jdk]# docker network rm a_network 
a_network
[root@localhost jdk]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
434c8b2478c5   bridge    bridge    local
9a997978179d   host      host      local
505d72cea94b   none      null      local

# 查看网络源数据
[root@localhost jdk]# docker network inspect bridge 
[
    {
        "Name": "bridge",
        "Id": "434c8b2478c521bcbd14e1bdbd9b9e0d6c393c0fc9039b878891ef130f813cb2",
        "Created": "2024-03-28T17:20:21.900870152+08:00",
        "Scope": "local",
        "Driver": "bridge",
        "EnableIPv6": false,
        "IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.17.0.0/16",
                    "Gateway": "172.17.0.1"
                }
            ]
        },
        "Internal": false,
        "Attachable": false,
        "Ingress": false,
        "ConfigFrom": {
            "Network": ""
        },
        "ConfigOnly": false,
        "Containers": {},
        "Options": {
            "com.docker.network.bridge.default_bridge": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_icc": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade": "true",
            "com.docker.network.bridge.host_binding_ipv4": "0.0.0.0",
            "com.docker.network.bridge.name": "docker0",
            "com.docker.network.driver.mtu": "1500"
        },
        "Labels": {}
    }
]

  2. Docker network 作用 :

    1. 容器间的互联和通信以及端口映射
    2. 容器IP变动时候可以通过服务名直接网络通信而不受影响。

五、网络分类

1. 简介

网络模式简介使用方式
bridge为每个容器分配、设置IP 等，并将容器连接到一个 docker0 虚拟网桥，默认为该模式使用 --network bridge 指定，默认使用 docker0
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 和端口使用 --network host 指定
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等使用 --network none 指定
container新创建的容器不会创建自己Id网络和配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP，端口范围等使用 --network container:[容器Name 或 容器Id] 指定

2. 网络模式的作用

Docker 容器内的IP会改变，当启动多个 Docker 容器后，如果其中一个容器关闭或删除后，新启动的容器可能会占用原容器的IP。

如下：新建u1、u2 两个容器后，将u2 容器移除后新建u3 容器，u3 容器会占用 u2 容器原先的ip

# 启动两个容器 u1 和 u2
[root@192 ~]# docker run --name u1 -it ubuntu /bin/bash
root@a40f76b02f32:/# [root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker run --name u2 -it ubuntu /bin/bash
root@28f1845f8908:/# [root@192 ~]# 
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
28f1845f8908   ubuntu    "/bin/bash"   4 seconds ago    Up 3 seconds              u2
a40f76b02f32   ubuntu    "/bin/bash"   11 seconds ago   Up 10 seconds             u1
[root@192 ~]# 
# 查看 u2 容器的 ip 信息 : 172.17.0.3
[root@192 ~]# docker inspect 28f1845f8908 | tail -n 20
                "bridge": {
                    "IPAMConfig": null,
                    "Links": null,
                    "Aliases": null,
                    "MacAddress": "02:42:ac:11:00:03",
                    "NetworkID": "dd2946f2d5feb529b371f4106d068184117ae41117470754225e28e8403ed46b",
                    "EndpointID": "fdd0c6a54e4af8f5636cafe71d07baa870579503e83af1ecec6595e210f6240d",
                    "Gateway": "172.17.0.1",
                    "IPAddress": "172.17.0.3",
                    "IPPrefixLen": 16,
                    "IPv6Gateway": "",
                    "GlobalIPv6Address": "",
                    "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
                    "DriverOpts": null,
                    "DNSNames": null
                }
            }
        }
    }
]
# 查看 u1 容器的 ip 信息 : 172.17.0.2
[root@192 ~]# docker inspect a40f76b02f32 | tail -n 20
                "bridge": {
                    "IPAMConfig": null,
                    "Links": null,
                    "Aliases": null,
                    "MacAddress": "02:42:ac:11:00:02",
                    "NetworkID": "dd2946f2d5feb529b371f4106d068184117ae41117470754225e28e8403ed46b",
                    "EndpointID": "c01654faf05f3bc8e509ce057f6671a439d6615499f4cfdea74808d50f89948f",
                    "Gateway": "172.17.0.1",
                    "IPAddress": "172.17.0.2",
                    "IPPrefixLen": 16,
                    "IPv6Gateway": "",
                    "GlobalIPv6Address": "",
                    "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
                    "DriverOpts": null,
                    "DNSNames": null
                }
            }
        }
    }
]
# 移除 u2 容器
[root@192 ~]# docker rm -f u2
u2
# 新建 u3 容器
[root@192 ~]# docker run --name u3 -it ubuntu /bin/bash
root@cdb7a6902
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND       CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
cdb7a69023b0   ubuntu    "/bin/bash"   21 seconds ago   Up 19 seconds             u3
a40f76b02f32   ubuntu    "/bin/bash"   3 minutes ago    Up 3 minutes              u1
# u3 容器ip已经占用了 u2 容器ip
[root@192 ~]# docker inspect cdb7a69023b0 | tail -n 20
                "bridge": {
                    "IPAMConfig": null,
                    "Links": null,
                    "Aliases": null,
                    "MacAddress": "02:42:ac:11:00:03",
                    "NetworkID": "dd2946f2d5feb529b371f4106d068184117ae41117470754225e28e8403ed46b",
                    "EndpointID": "f8374d1ad6e676d80592d0333b53b53c3ec2bdb17176156ff4a38d1798598709",
                    "Gateway": "172.17.0.1",
                    "IPAddress": "172.17.0.3",
                    "IPPrefixLen": 16,
                    "IPv6Gateway": "",
                    "GlobalIPv6Address": "",
                    "GlobalIPv6PrefixLen": 0,
                    "DriverOpts": null,
                    "DNSNames": null
                }
            }
        }
    }
]

3. 详细介绍

3.1 bridge 模式

  1. Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥（docker0），Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一个宿主机内的容器接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的Container-IP直接通信。
  2. docker run的时候，没有指定–network的话，默认使用的网桥模式就是bridge，使用的就是docker0。在宿主机ifconfig就苦役看到docker0和自己create的network
  3. 网桥docker0创建一对对等虚拟设备接口，一个叫veth，另一个叫eth0，成对匹配：
    1. 整个宿主机的网桥模式都是docker0，类似一个交换机有一堆接口，每个接口叫 veth，在本地主机和容器内分别创建一个虚拟接口，并让他们彼此联通（这样一对接口叫做 veth pair）。
    2. 每个容器实例内部也有一块网卡，容器内的网卡接口叫做eth0。
    3. docker0上面的每个veth匹配某个容器实例内部的eth0，两两配对，一一匹配。

在这里插入图片描述

如下，可以得知，宿主机的 eth0@if21 和 veth1138365@if20 是一一对应关系, 即上面途中中 eth0 和 veth 的映射关系：

宿主机 通过 ip addr | tail -n 4 命令可以看到 21: veth1138365@if20 内容, 如下

[root@192 ~]# ip addr | tail -n 4
21: veth1138365@if20: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether da:b9:2f:97:a3:b0 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::d8b9:2fff:fe97:a3b0/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

容器中通过 ip addr 命令可以看到 20: eth0@if21: 的内容，

[root@192 ~]# docker run -it tomcat:7 /bin/bash
root@47ea54bf9136:/usr/local/tomcat# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
20: eth0@if21: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

3.2 host 模式

  1. 直接使用宿主机的 IP 地址与外界进行通信，不再需要额外进行 NAT 转换。
  2. 容器将不会获得一个独立的 Network Namespace，而是和宿主机共用一个 Network space。
  3. 容器将不会虚拟出自己的网卡，而是直接使用宿主机的 IP 和端口。

在这里插入图片描述

如下：

# 使用 host 模式启用 tomcat，可以直接通过宿主机IP + 8080 端口访问 tomcat
[root@192 ~]# docker run -d --network host --name tom_host tomcat:7

需要注意：

  1. 通过 docker inspect tom_host 命令查看通过 host 模式启动的容器，可以看到其网络模式为 host，并且因为容器使用的主机的网络IP（可以直接通过宿主机IP + 8080 端口访问 tomcat） ，所以 Gateway、IPAddress 都为空

    在这里插入图片描述

  2. 如果在 docker run 命令中同时使用了 --network host 和 -p端口映射，则会出现如下警告：

    [root@192 ~]# docker run -d -p 8083:8080 --network host --name tom_host1 tomcat:7 
WARNING: Published ports are discarded when using host network mode
1f16087c5322ed824f4ae9068788064dec16fe652f2429e3deb811b659735b3a

    因为此时已经使用了host模式，本身就是直接使用的宿主机的IP和端口，此时的-p端口映射就没有了意义，也不会生效，端口号还是会以主机端口号为主。

    正确做法是：不再进行-p端口映射，或者改用bridge模式

3.3 none 模式

none 模式会禁用网络功能。在none模式下，并不为docker容器进行任何网络配置。进入容器内，使用 ip addr查看网卡信息，只能看到 lo（本地回环网络127.0.0.1网卡）。

如下：

[root@192 ~]# docker run -d --network none --name tom_none tomcat:7 
e41b460b6c11a032f97e4ae8172a434a8832dda98673beb366112c400862a3d1
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND             CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
e41b460b6c11   tomcat:7   "catalina.sh run"   3 seconds ago    Up 2 seconds              tom_none
19929b93c3c1   tomcat:7   "catalina.sh run"   10 minutes ago   Up 10 minutes             tom_host
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker exec -it tom_none /bin/bash
root@e41b460b6c11:/usr/local/tomcat# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever

3.4 container 模式

新建的容器和已经存在的一个容器共享网络IP配置，而不是和宿主机共享。

新创建的容器不会创建自己的网卡、IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。两个容器除了网络共享，其他的如文件系统、进程列表依然是隔离的。
在这里插入图片描述

[root@192 ~]# docker run -it --name alpine_bridge alpine /bin/sh

# 指定和 alpine_bridge 容器共享网络
[root@192 ~]# docker run -it --network container:alpine_bridge --name alpine_container alpine /bin/sh
/ # [root@192 ~]# 
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND             CREATED          STATUS          PORTS      NAMES
5c43081ef94c   alpine     "/bin/sh"           3 seconds ago    Up 3 seconds               alpine_container
4f6f1d00e4ca   alpine     "/bin/sh"           35 seconds ago   Up 34 seconds              alpine_bridge

此时使用 ip addr查看两台容器的网络，会发现两台容器的eth0网卡内的IP等信息完全相同。

如果关掉了alpine_bridge 容器，因为alpine_container的网络使用的alpine_bridge 共享网络，所以关掉 alpine_bridge 后，alpine_container的eth0网卡也随之消失了。

需要注意：

  1. 如下：因为 container 模式下两个容器公用 IP 端口信息，因此启用第二个容器时因为 8080 端口被占用导致启动失败。
    [root@192 ~]# docker run -d  --name tom_bridge tomcat:7 
67e7f5ae6f9ed22f535b975f096dc3d1553c5a6ec1c2e1f5dd8562f83361a987
[root@192 ~]# 
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND             CREATED          STATUS          PORTS      NAMES
67e7f5ae6f9e   tomcat:7   "catalina.sh run"   3 seconds ago    Up 3 seconds    8080/tcp   tom_bridge
e41b460b6c11   tomcat:7   "catalina.sh run"   3 minutes ago    Up 3 minutes               tom_none
19929b93c3c1   tomcat:7   "catalina.sh run"   13 minutes ago   Up 13 minutes              tom_host
[root@192 ~]# docker run -d -p 8081:8080 --network container:tom_bridge --name tom_container tomcat:7 
docker: Error response from daemon: conflicting options: port publishing and the container type network mode.
See 'docker run --help'.

3.5 自定义网络模式

# 创建两个容器
[root@192 ~]# docker run -d --name tom1 tomcat:7 
b1bfe74b3fb47974159ce1c5be9e98a87dfca7467bb0c585b566ae36417ddb64
[root@192 ~]# docker run -d --name tom2 tomcat:7 
3c7bd1ccfbc636a48127af15b759eda4858057e9c6f73346d59a34d3b0fb0dbd
[root@192 ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND             CREATED          STATUS          PORTS      NAMES
3c7bd1ccfbc6   tomcat:7   "catalina.sh run"   54 seconds ago   Up 53 seconds   8080/tcp   tom2
b1bfe74b3fb4   tomcat:7   "catalina.sh run"   58 seconds ago   Up 57 seconds   8080/tcp   tom1
[root@192 ~]# docker exec -it  tom1 /bin/bash
# 通过 容器名无法互相 ping 通，如果通过固定IP则容器的固定IP会变化
root@b1bfe74b3fb4:/usr/local/tomcat# ping tom1
ping: tom1: Name or service not known

# 1. 自定义网络模式，默认使用的是桥接模式
[root@192 ~]# docker network create kingfish_network
0e49e8d8480d630ef3d97caf5eec330c9a11a249211f53b49609eeecc2a7ad81
[root@192 ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME               DRIVER    SCOPE
dd2946f2d5fe   bridge             bridge    local
9a997978179d   host               host      local
0e49e8d8480d   kingfish_network   bridge    local
505d72cea94b   none               null      local

# 使用自定义的网络模式创建容器
[root@192 ~]# docker run -d --network kingfish_network --name tom_1 tomcat:7 
5492cafbe433e4e47fc0f95a182954eb6a0213dd9838f16df054ff6009e54937
[root@192 ~]# docker run -d --network kingfish_network --name tom_2 tomcat:7 
da0cd3f3641aaca58adb2c464f4f1d43e059aec7dcd151fe03aae901f95ab1d5
# 进入其中一个容器
[root@192 ~]# docker exec -it tom_1 /bin/bash
# 可以通过容器名称 PING 通服务
root@5492cafbe433:/usr/local/tomcat# ping tom_2
PING tom_2 (172.18.0.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.089 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=2 ttl=64 time=0.043 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=3 ttl=64 time=0.142 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=4 ttl=64 time=0.213 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=5 ttl=64 time=0.061 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=6 ttl=64 time=0.059 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=7 ttl=64 time=0.063 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=8 ttl=64 time=0.178 ms
64 bytes from tom_2.kingfish_network (172.18.0.3): icmp_seq=9 ttl=64 time=0.637 ms

需要注意：

  1. docker中还有一个 --link 进行容器网络互联，但是已经被标记为过时的，可能会在将来的版本中移除这个功能，推荐使用自定义网络替换link。Link 命令的使用如下：
    # 启动一台mysql容器
# --name 为容器指定一个别名
docker run --name mysql-matomo -p 3308:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root -d mysql:8.0.28

# 启动另一个容器，通过--link连接到mysql容器
# --link 容器名称:本容器连接对方时的别名
docker run -d -p 8888:80 --link mysql-matomo:db --name matomo matomo:4.9.0

# 此时，在matomo容器中，便可以通过 db 这个hostname连接到mysql-matomo容器，而无须再通过ip
# 连接地址：db:3306

六、参考内容

B 站 尚硅谷 Docker 视频
https://www.yuque.com/tmfl/cloud/dketq0

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