Docker 網(wǎng)絡(luò)

Docker 的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)其實(shí)就是利用了 Linux 上的網(wǎng)絡(luò)名字空間和虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（特別是 veth pair）。建議先熟悉了解這兩部分的基本概念再閱讀本章。

基本原理

首先，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，機(jī)器需要至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口（物理接口或虛擬接口）來收發(fā)數(shù)據(jù)包；此外，如果不同子網(wǎng)之間要進(jìn)行通信，需要路由機(jī)制。

Docker 中的網(wǎng)絡(luò)接口默認(rèn)都是虛擬的接口。虛擬接口的優(yōu)勢之一是轉(zhuǎn)發(fā)效率較高。 Linux 通過在內(nèi)核中進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制來實(shí)現(xiàn)虛擬接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送接口的發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)包被直接復(fù)制到接收接口的接收緩存中。對(duì)于本地系統(tǒng)和容器內(nèi)系統(tǒng)看來就像是一個(gè)正常的以太網(wǎng)卡，只是它不需要真正同外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信，速度要快很多。

Docker 容器網(wǎng)絡(luò)就利用了這項(xiàng)技術(shù)。它在本地主機(jī)和容器內(nèi)分別創(chuàng)建一個(gè)虛擬接口，并讓它們彼此連通（這樣的一對(duì)接口叫做 veth pair）。

創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

Docker 創(chuàng)建一個(gè)容器的時(shí)候，會(huì)執(zhí)行如下操作：

• 創(chuàng)建一對(duì)虛擬接口，分別放到本地主機(jī)和新容器中；
• 本地主機(jī)一端橋接到默認(rèn)的 docker0 或指定網(wǎng)橋上，并具有一個(gè)唯一的名字，如 veth65f9；
• 容器一端放到新容器中，并修改名字作為 eth0，這個(gè)接口只在容器的名字空間可見；
• 從網(wǎng)橋可用地址段中獲取一個(gè)空閑地址分配給容器的 eth0，并配置默認(rèn)路由到橋接網(wǎng)卡 veth65f9。

完成這些之后，容器就可以使用 eth0 虛擬網(wǎng)卡來連接其他容器和其他網(wǎng)絡(luò)。

可以在 docker run 的時(shí)候通過 --net 參數(shù)來指定容器的網(wǎng)絡(luò)配置，有4個(gè)可選值：

• --net=bridge 這個(gè)是默認(rèn)值，連接到默認(rèn)的網(wǎng)橋。
• --net=host 告訴 Docker 不要將容器網(wǎng)絡(luò)放到隔離的名字空間中，即不要容器化容器內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。此時(shí)容器使用本地主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，它擁有完全的本地主機(jī)接口訪問權(quán)限。容器進(jìn)程可以跟主機(jī)其它 root 進(jìn)程一樣可以打開低范圍的端口，可以訪問本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)比如 D-bus，還可以讓容器做一些影響整個(gè)主機(jī)系統(tǒng)的事情，比如重啟主機(jī)。因此使用這個(gè)選項(xiàng)的時(shí)候要非常小心。如果進(jìn)一步的使用 --privileged=true，容器會(huì)被允許直接配置主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)堆棧。
• --net=container:NAME_or_ID 讓 Docker 將新建容器的進(jìn)程放到一個(gè)已存在容器的網(wǎng)絡(luò)棧中，新容器進(jìn)程有自己的文件系統(tǒng)、進(jìn)程列表和資源限制，但會(huì)和已存在的容器共享 IP 地址和端口等網(wǎng)絡(luò)資源，兩者進(jìn)程可以直接通過 lo 環(huán)回接口通信。
• --net=none 讓 Docker 將新容器放到隔離的網(wǎng)絡(luò)棧中，但是不進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。之后，用戶可以自己進(jìn)行配置。

網(wǎng)絡(luò)配置細(xì)節(jié)

用戶使用 --net=none 后，可以自行配置網(wǎng)絡(luò)，讓容器達(dá)到跟平常一樣具有訪問網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限。通過這個(gè)過程，可以了解 Docker 配置網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)。

首先，啟動(dòng)一個(gè) /bin/bash 容器，指定 --net=none 參數(shù)。

$ sudo docker run -i -t --rm --net=none base /bin/bash
root@63f36fc01b5f:/#

在本地主機(jī)查找容器的進(jìn)程 id，并為它創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)命名空間。

$ sudo docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 63f36fc01b5f
2778
$ pid=2778
$ sudo mkdir -p /var/run/netns
$ sudo ln -s /proc/$pid/ns/net /var/run/netns/$pid

檢查橋接網(wǎng)卡的 IP 和子網(wǎng)掩碼信息。

$ ip addr show docker0
21: docker0: ...
inet 172.17.42.1/16 scope global docker0
...

創(chuàng)建一對(duì) “veth pair” 接口 A 和 B，綁定 A 到網(wǎng)橋 docker0，并啟用它

$ sudo ip link add A type veth peer name B
$ sudo brctl addif docker0 A
$ sudo ip link set A up

將B放到容器的網(wǎng)絡(luò)命名空間，命名為 eth0，啟動(dòng)它并配置一個(gè)可用 IP（橋接網(wǎng)段）和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。

$ sudo ip link set B netns $pid
$ sudo ip netns exec $pid ip link set dev B name eth0
$ sudo ip netns exec $pid ip link set eth0 up
$ sudo ip netns exec $pid ip addr add 172.17.42.99/16 dev eth0
$ sudo ip netns exec $pid ip route add default via 172.17.42.1

以上，就是 Docker 配置網(wǎng)絡(luò)的具體過程。

當(dāng)容器結(jié)束后，Docker 會(huì)清空容器，容器內(nèi)的 eth0 會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)命名空間一起被清除，A 接口也被自動(dòng)從 docker0 卸載。

此外，用戶可以使用 ip netns exec 命令來在指定網(wǎng)絡(luò)名字空間中進(jìn)行配置，從而配置容器內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。