Docker：6种网络配置详解浅介

        在Docker中，网络配置是一个重要的主题，因为容器需要与其他容器或外部网络进行通信。Docker提供了多种网络模式和配置选项，以便在不同的场景下满足用户的需求。
本文介绍这些网络模式的区别以及配置，相信看完以后你能够掌握Docker网络的配置以及适应不同的场景做出不同的选择。

一、Bridge网络模式

        Docker Bridge网络模式是Docker默认的网络模式，它将容器连接到Docker宿主机的虚拟网络中，并为每个容器分配一个IP地址。容器之间可以通过IP地址直接通信，也可以通过容器名称进行通信。

        在Bridge网络模式下，Docker会为每个容器创建一个虚拟网桥，容器之间的通信都是通过这个虚拟网桥进行的。Docker宿主机上的所有容器都连接到这个虚拟网桥上，而Docker宿主机本身也是通过一个特殊的容器（名为docker0）连接到这个虚拟网桥上的。

        当Docker创建容器时，它会自动为容器分配一个IP地址，并将该地址添加到虚拟网桥的配置中。这样，在容器之间通信时，就可以使用这个IP地址进行通信了。

        需要注意的是，Bridge网络模式下的容器只能和同一台主机上的容器通信，无法和其他主机上的容器通信。如果需要实现跨主机通信，可以使用Docker的Overlay网络模式。

        使用以下命令带--network bridge选项可以指定启用bridge模式，因为这个模式是默认模式，所以即使完全不指定也是默认使用此模式。

docker run -itd --name mycontainer --network bridge nginx

本地已经启动了2个容器，是一个springboot应用，通过docker命令可以查看到容器的id

[root@node1 ~]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES
2d1fd1adc1c7        demo:latest         "java -jar demo-0...."   3 seconds ago       Up 2 seconds        0.0.0.0:8081->8080/tcp   optimistic_mirzakhani
b8a144de27a9        demo:latest         "java -jar demo-0...."   4 hours ago         Up 4 hours          0.0.0.0:8080->8080/tcp   unruffled_mccarthy

使用docker exec命令可以进入容器内部查看IP地址和测试容器与其他容器以及宿主机之间的连通性。

[root@node1 ~]# docker exec -it b8a144de27a9 sh
[root@node1 ~]# docker exec -it 2d1fd1adc1c7 sh

可以看到分别为两个容器分配了IP地址：172.17.0.2和172.17.0.3。

        他们之间可以相互ping通，且ping宿主机172.17.0.1网络也是相通的。

通过查看主机的网络，也可以发现有一个docker0的网桥，且IP地址设置为了172.17.0.1。

宿主机也可以访问容器中暴露出来的服务，例如如下访问8080端口暴露的web服务。

二、Host网络模式

        在Host网络模式下，容器将直接使用宿主机的网络接口，这样容器就可以像宿主机一样，使用主机的IP地址和端口。因此，这种模式下的容器与主机之间没有网络隔离，但它们与其他容器之间则是隔离的。

与其他Docker网络模式相比，Host网络模式的主要特点包括：

  • 简单易用：不需要对容器进行网络配置，与宿主机直接共享网络。
  • 性能高：因为容器与宿主机共享网络，容器之间的通信无需经过网络层，可以获得更高的网络性能。
  • 安全性较低：容器与宿主机共享网络，容器之间的网络隔离会降低，容器中的应用程序可以直接访问宿主机上的网络接口。

        Host网络模式适用于一些特定场景，例如需要访问宿主机上的网络接口、需要最大化网络性能、需要简单易用的网络设置等。

        可以通过在运行容器时指定–network=host选项来启动，类似上面Bridge网络模式的验证流程，我们再次创建两个容器。

[root@node1 ~]# docker run -d -p 8080:8080 demo:latest --network host
683e6d67f93ec2546b1627fa68c0902da749daaaeea4be344b9f0320f183fe69
[root@node1 ~]# docker run -d -p 8081:8080 demo:latest --network host
081bd021af82e63094df42fee80f0a58f7fe0bcc36e19f28b18b6b9619863e45

        同样进入这两个容器进行连通性验证，发现都是能够正常联通的。且直接从容器中可以访问百度网络，证明与宿主机共享了网络。

三、Overlay网络模式

        Overlay网络模式用于连接跨主机的容器。在这种模式下，Docker会创建一个虚拟网络，所有连接到这个虚拟网络的容器都可以相互通信，无论这些容器运行在哪个主机上。Overlay网络模式需要使用Docker Swarm集群管理工具来管理多个Docker主机之间的通信。

        这里启动两个虚拟机，分别在两个虚拟机上各创建1个容器。在使用Overlay网络模式前，需要先创建一个Overlay网络：

docker network create --driver overlay mynetwork

创建一个使用Overlay网络模式的容器：

docker run -itd --name demo --network mynetwork demo:latest

在不同主机上启动多个容器，并连接到同一个Overlay网络：

docker run -itd --name demo1 --network mynetwork demo:latest

在容器内部，使用ping命令测试容器之间是否可以相互通信：

docker exec -it demo ping demo1

发现是可以正常通信的。

四、None网络模式

        在None网络模式下，容器不会拥有任何网络接口，也没有IP地址，因此无法与外部网络通信。这种模式通常用于特殊场景，例如需要禁用网络功能的容器。

创建一个使用Host网络模式的容器：

docker run -itd -p 8080:8080 --name demo --network none demo:latest

进入容器内部，可以看到只有一个lo回环网络，没有分配任何IP地址。

五、Macvlan网络模式

        Macvlan是一种容器网络模式，它允许Docker容器直接连接到主机的物理网络接口。这使得容器能够直接获得一个IP地址，并且在网络上可以像主机一样运行。Macvlan网络模式的优点是容器的网络性能非常好，而且可以实现容器与主机在同一局域网内相互通信。

        在使用Macvlan网络模式时，需要指定一个父网卡（parent interface），也就是一个物理网卡，容器将使用该网卡进行通信。容器可以使用静态IP地址或从DHCP服务器获取IP地址。与其他网络模式相比，Macvlan网络模式的缺点是较为复杂，配置也相对困难。

以下是在Docker中配置和使用Macvlan网络模式的步骤：

        1、首先，需要创建一个Macvlan网络。可以使用以下命令来创建：

docker network create -d macvlan \
  --subnet=<subnet> \
  --gateway=<gateway> \
  -o parent=<physical_interface> \
  <network_name>

        其中，<subnet>是一个可用于Macvlan网络的子网地址，例如192.168.1.0/24；<gateway>是Macvlan网络的网关地址，例如192.168.1.1；<physical_interface>是宿主机上用于连接到物理网络的接口名称，例如eth0或enp0s3；<network_name>是Macvlan网络的名称。
        2、接下来，需要在Docker容器中使用这个Macvlan网络。可以使用以下命令来运行容器：

docker run -itd \
  --name=<container_name> \
  --network=<network_name> \
  --ip=<ip_address> \
  <image_name>

其中，<container_name>是容器的名称；<network_name>是上一步中创建的Macvlan网络的名称；<ip_address>是要分配给容器的IP地址，必须是Macvlan网络中的可用地址；<image_name>是要运行的Docker镜像名称。

        3、容器现在应该已经成功连接到了宿主机上的物理网络，可以使用分配给容器的IP地址来访问容器中运行的服务。

需要注意的是，Macvlan网络模式需要宿主机的网卡支持802.1q VLAN标记，且容器不能与宿主机共享网络命名空间。

六、Ipvlan网络模式

        Ipvlan网络模式是另一种容器网络模式，它允许Docker容器使用主机的IP地址来访问网络。不同于Macvlan模式，Ipvlan模式中的容器不需要使用主机的物理网卡，而是通过虚拟的MAC地址来访问网络。Ipvlan模式的优点是配置简单，而且性能也不错。

        Ipvlan网络模式支持两种模式：L2模式和L3模式。L2模式使用与Macvlan模式相似的技术，允许容器与主机在同一子网内。L3模式则允许容器与主机在不同的子网内，需要通过路由器进行通信。

要在Docker中配置Ipvlan网络模式，需要以下步骤：

1、创建Ipvlan网络
首先，使用以下命令创建一个新的Ipvlan网络：

luaCopy codedocker network create -d ipvlan \
  --subnet=192.168.1.0/24 \
  --gateway=192.168.1.1 \
  -o parent=en0 \
  ipvlan-network

其中：

  • -d ipvlan 指定网络驱动程序为Ipvlan
  • --subnet 指定网络子网
  • --gateway 指定网络网关
  • -o parent 指定网络接口，这里是Mac上的en0
  • ipvlan-network 是网络的名称

2、启动容器
现在可以启动一个新的容器，并将其连接到Ipvlan网络：

cssCopy codedocker run --name=my-container \
  --network=ipvlan-network \
  --ip=192.168.1.100 \
  -d \
  nginx

其中：

  • --name 指定容器的名称
  • --network 指定容器连接的网络
  • --ip 指定容器的IP地址
  • -d 指定容器在后台运行
  • nginx 是要运行的容器镜像名称

七、网络模式选择

        基于以上介绍做一下Docker网络模式适用场景的总结：

  1. bridge（默认）：这种模式适合在单台主机上运行多个容器的场景，且多个容器之间需要互相访问。
  2. host：容器和主机共享网络命名空间和网络接口。这种模式可以实现最大的网络性能和最小的网络延迟，适合需要高网络性能的场景。
  3. none：容器没有网络连接。这种模式适用于特殊的情况，如仅用于生成数据卷的容器。
  4. overlay：在 Docker Swarm 模式下使用的网络模式，允许容器在不同主机上的 Docker 引擎中通信。这种模式适合分布式应用程序的场景。
  5. macvlan：将容器连接到物理网络，每个容器分配一个 MAC 地址。这种模式适合需要容器使用主机网络拥有独立 IP 地址的场景，如在企业内部网络中运行容器，暴露相关的服务供内部人员使用。
  6. ipvlan：类似于 macvlan，但容器共享物理接口，可以更有效地使用网络带宽。这种模式适用于需要在容器之间共享网络命名空间的场景。
     

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