Docker 网络与资源控制

一 Docker 网络实现原理

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。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的

Container-IP 直接通信。

Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也

意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可

以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来

启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

docker run -d --name test1 -P nginx
					
#随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx
		
#指定映射端口

netstat -natp|grep docker

1 查看容器的输出和日志信息

docker logs 容器的ID/名称

2 Docker 的网络模式

1 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。

host 器使用宿主机的网络直接公开服务。这意味着日过你在容器中运行一个web服务，那么它就直

接绑定到主机的网络接口上，而不是通过docker进行任何网络转发

2 Container：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。（同一网络空间下共享ip 但端口不一样）

这种模式允许容器去共享另一个容器网络命名空间，这说明两个容器可以相同的网络接口和IP地

址,他们共享的是同一网络命名空间

3 None：该模式关闭了容器的网络功能。

是最简单的网络模式，此网络模式表示将容器拥有自己的网路命名空间，但不会进行任何网络配置，这实际给了用户完全的自主权来给自己配置容器的网络

4 Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0

虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。bridge 默认的网络模式每个新

创建的容器都将该网络分配一个IP地址，此网络模式允许所有docker容器之间以及docker宿主机之

间进行互相通信

二自定义网络

1 docker网络列表

docker network ls 或 docker network list

help

docker network llist

2 使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式

host模式：使用 --net=host 指定。

none模式：使用 --net=none 指定。(几乎用不上)

container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。

bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。

二网络模式详解：

1 host模式

相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。

Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount

Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。

一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则等都与其他

的Network Namespace隔离。一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。但

如果启动容器的时候使用host模式，那么这个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 Namespace。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（皆不相同）。

创建名为mcb003 网络模式为host 基于haproxy的镜像

docker ps --filter "network=host"

lsof -i:80

注意：8080端口已经占用就无需添加否则报错

2 container模式

多容器共享网络命名空间

在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器

共享一个Network Namespace，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、端口范围等。同样，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。

实验 1

① name 选项:可以给容器创建一个自定义名称

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash

docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3ed82355f811 centos:7 "/bin/bash" 5 days ago Up 6 hours test1

②查看容器进程号

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 3ed82355f811
25945

③查看容器的进程、网络、文件系统等命名空间编号

ls -l /proc/25495/ns

实验 2

检测对比：

查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同

3 none模式

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。

Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。

这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

4 bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。

通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network

Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。

（1）当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的

Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所

有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。

（2）从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主

机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数

据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。

（3）Docker将 veth pair 设备的一端放在新创建的容器中，并命名为 eth0（容器的网卡），另一

端放在主机中，以 * 这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到 docker0 网桥中。可以通过

brctl show 命令查看。veth

（4）使用 docker run -p 时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使

用iptables -t nat -vnL 查看。

brctl show

三自定义网络

在容器中需设置虚拟IP地址才能用

①直接使用bridge模式，是无法支持指定IP运行docker的，例如执行以下命令就会报错

docker run -itd --name test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash

②创建自定义网络，可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker

docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork

docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-

110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。

mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。

docker run -itd --name mcb007 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash

四资源控制

1 CPU 资源控制

cgroups，是一个非常强大的linux内核工具，他不仅可以限制被 namespace 隔离起来的资源，还

可以为资源设置权重、计算使用量、操控进程启停等等。所以 cgroups（Control groups）实现了

对资源的配额和度量。

2 cgroups有四大功能：

资源限制：可以对任务使用的资源总额进行限制

优先级分配：通过分配的cpu时间片数量以及磁盘IO带宽大小，实际上相当于控制了任务运行优

先级

资源统计：可以统计系统的资源使用量，如cpu时长，内存用量等

任务控制：cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作

3 cpu 周期分片

双核

1核 1s=1000ms周期分片

1ms(亳秒)=1000微妙1000毫秒(ms)=1000000微妙linux 操作系统单位是以微妙为单位

4 设置CPU使用率上限

Linux通过CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）来调度各个进程对CPU的使用。

CFS默认的调度周期是100ms。

我们可以设置每个容器进程的调度周期，以及在这个周期内各个容器最多能使用多少 CPU 时间。

使用 --cpu-period 即可设置调度周期，使用 --cpu-quota 即可设置在每个周期内容器能使用的CPU

时间。两者可以配合使用。

CFS 周期的有效范围是 1ms~1s，对应的 --cpu-period 的数值范围是 1000~1000000。周期100毫

秒
而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。

docker ps

docker ps -a|grep mcb007

cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/23fabfc51f5865671f58a159cf20a187a6c3d5c7e7fc47af14a22643b10a6596/

cat cpu.cfs_quota_us #表示该cgroups限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制。如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU

cat cpu.cfs_period_us #cpu分配的周期(微秒，所以文件名中用 us 表示），默认为100000。

进行CPU压力测试

vim /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
done

docker stats

5 设置50%的比例分配CPU使用时间上限

docker run -itd --name test6 --cpu-quota 50000 centos:7 /bin/bash #可以重新创建一个容器并设

置限额

或者cd/sys/fs/cgroup/cpu/docker/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/

echo 50000 > cpu.cfs_quota_us

docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash

./cpu.sh

top #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果

[root@mcb-11 ~]# docker ps 
CONTAINER ID   IMAGE            COMMAND                   CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
fe8f8ca4e30d   centos:7         "/bin/bash"               26 seconds ago   Up 25 seconds             mcb008
23fabfc51f58   centos:7         "/bin/bash"               2 hours ago      Up 2 hours                mcb007
[root@mcb-11 ~]# echo 50000 > mcb007.cfs_quota_us
[root@mcb-11 ~]# docker exec -it fe8f8ca4e30d /bin/bash
[root@fe8f8ca4e30d /]# ./mcb007.sh