Docker网络
Docker网络
一、Docker 网络
1.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 49153:80 nginx #指定映射端口 docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 9d3c04f57a68 nginx "/docker-entrypoin...." 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0: 43000->80/tcp test2 b04895f870e5 nginx " /docker-entrypoi..." 17 seconds ago Up 15 seconds 0.0.0.0: 49170->80/ tcp test1 浏览器访问: http://192.168.30.12;49153、 http://192.168.30.12:8080
例：
2.Docker的网络模式
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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。 |
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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。 |
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None |
该模式关闭了容器的网络功能。 |
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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。 |
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自定义网络 |
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注意：如果与主机或虚拟机共用IP和端口，端口不能出现重复造成冲突现象 |
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安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、none 、host
docker network ls 或 docker network list #查看docker网络列表
例：
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
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host模式 |
使用--net=host 指定。 |
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none模式 |
使用 --net=none 指定。 |
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container模式 |
使用--net=container∶NAME or ID 指定。 |
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bridge模式 |
使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。 |
3.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。
2.）container模式
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已的网卡，配置自已的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。
docker run -itd --name test1 nginx:latest /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1e4bb84973fe nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 4 seconds ago Up 3 seconds 80/tcp test1
0c103d75a96a nginx "/docker-entrypoint.…" 19 minutes ago Up 19 minutes 0.0.0.0:8080->80/tcp, :::8080->80/tcp web2
7a590eb247b4 nginx "/docker-entrypoint.…" 25 minutes ago Up 25 minutes 0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp web1
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 1e4bb84973fe
2713
ls -l /proc/27123/ns #查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:26 ipc -> ipc:[4026532796]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:26 mnt -> mnt:[4026532794]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:23 net -> net:[4026532799]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:26 pid -> pid:[4026532797]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:26 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:26 uts -> uts:[4026532795]
例：
docker run -itd --name test2 --net=container:1e4bb84973fe nginx:latest bash
52d832d33742264e588045e1c6b8d9595f2457a85a8a6418c49a4c9b85719e95
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
52d832d33742 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 3 seconds ago Up 3 seconds test2
1e4bb84973fe nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 10 minutes ago Up 10 minutes 80/tcp test1
0c103d75a96a nginx "/docker-entrypoint.…" 30 minutes ago Up 30 minutes 0.0.0.0:8080->80/tcp, :::8080->80/tcp web2
7a590eb247b4 nginx "/docker-entrypoint.…" 36 minutes ago Up 36 minutes 0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp web1
docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 52d832d33742
3090
ls -l /proc/3090/ns #查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 ipc -> ipc:[4026532892]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 mnt -> mnt:[4026532890]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 net -> net:[4026532799]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 pid -> pid:[4026532893]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 10月 13 14:34 uts -> uts:[4026532891]
例：
3. none模式
使用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。
也就是说，这个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，但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 veth*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。
（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。
5.自定义网络
#直接使用bridge，无法支持指定IP运行docker docker run -itd --name test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash 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 test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 nginx:latest /bin/bash ifconfig
例：
二、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
（1）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 1000~100000。 而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。 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 cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/ cat cpu.cfs_quota_us -1 cat cpu.cfs_period_us 100000 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- #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。 #cpu.cfs_quota_us：表示该control group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。
例：
#进行CPU压力测试 docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash vim /cpu.sh #!/bin/bash i=0 while true do let i++ done chmod +x /cpu.sh ./cpu.sh exit top #可以看到这个脚本占了很多的cpu资源
例：
另开一台终端
#设置50%的比例分配CPU使用时间上限 docker run -itd --name test2 --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 exit top #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果
例：
（2）设置CPU资源占用比（设置多个容器时才有效） Docker 通过--cpu-shares 指定 CPU 份额，默认值为1024，值为1024的倍数。 #创建两个容器为 c1 和 c2，若只有这两个容器，设置容器的权重，使得c1和c2的CPU资源占比为1/3和2/3。 docker run -itd --name c1 --cpu-shares 512 centos:7 docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 centos:7 #分别进入容器，进行压力测试 yum install -y epel-release yum install stress -y stress -c 4 #产生四个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根 exit #查看容器运行状态（动态更新） docker stats CONTAINER ID NAME CPU % MEM USAGE / LIMIT MEM % NET I/O BLOCK I/O PIDS c3ee18e65852 c2 66.50% 5.5MiB / 976.3MiB 0.56% 20.4MB / 265kB 115MB / 14.2MB 4 bb02d3b345d8 c1 32.68% 2.625MiB / 976.3MiB 0.27% 20.4MB / 325kB 191MB / 12.7MB 4
例：
（3）设置容器绑定指定的CPU #先分配虚拟机4个CPU核数 docker run -itd --name test2 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 /bin/bash #进入容器，进行压力测试 yum install -y epel-release yum install stress -y stress -c 4 exit #退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。
例：
对内存使用的限制 #-m（--memory=）选项用于限制容器可以使用的最大内存 docker run -itd --name No5 -m 512m centos:7 /bin/bash docker stats #限制可用的 swap 大小， --memory-swap 注意：--memory-swap 是必须要与 --memory 一起使用的。 正常情况下，--memory-swap 的值包含容器可用内存和可用 swap。
所以 -m 300m --memory-swap=1g 的含义为∶容器可以使用 300M 的物理内存，并且可以使用 700M（1G - 300）的 swap。 如果 --memory-swap 设置为 0 或者 不设置，则容器可以使用的 swap 大小为 -m 值的两倍。 如果 --memory-swap 的值和 -m 值相同，则容器不能使用 swap。 如果 --memory-swap 值为 -1，它表示容器程序使用的内存受限，而可以使用的 swap 空间使用不受限制（宿主机有多少 swap 容器就可以使用多少）。
例：
对磁盘IO配额控制（blkio）的限制 --device-read-bps∶限制某个设备上的读速度bps（数据量），单位可以是kb、mb（M）或者qb。 例∶ docker run-itd--name No6 --device-read-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash --device-write-bps ∶限制某个设备上的写速度bps（数据量），单位可以是kb、mb（M）或者gb。 例∶ docker run -itd --name No6 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash --device-read-iops ∶限制读某个设备的iops （次数） --device-write-iops ∶限制写入某个设备的iops（次数） #创建容器，并限制写速度 docker run -it --name No6 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash #通过dd来验证写速度 [root@6227efcc2de3 /]# dd if=/dev/zero of=test.out bs=1M count=10 oflag=direct #添加oflag参数以规避掉文件系统cache，将不会进行缓存直接写入到磁盘中 10+0 records in 10+0 records out 10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0045 s, 1.0 MB/s #清理docker占用的磁盘空间
docker system prune -a #可以用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络
例：
三、Docker的数据管理
管理Docker 容器中数据主要有两种方式：数据卷（Data Volumes）和数据卷容器（DataVolumes Containers）
1.数据卷
数据卷是一个供容器使用的特殊目录，位于容器中。可将宿主机的目录挂载到数据卷上，对数据卷的修改操作立刻可见，并且更新数据不会影响镜像，从而实现数据在宿主机与容器之间的迁移。数据卷的使用类似于Linux下对目录进行的mount操作
docker pull centos: 7 #宿主机目录/var/www挂载到容器中的/data1。 注意:宿主机本地目录的路径必须是使用绝对路径。如果路径不存在，Docker会自动创建相应的路径。 docker run -V /var/www:/data1 --name web1 -it centos:7 /bin/bash #-v选项可以在容器内创建数据卷 ls echo "this is web1" > /data1/abc.txt exit #返回宿主机进行查看 cat /var/www/abc.txt
例：
2.数据卷容器
如果需要在容器之间共享一些数据，最简单的方法就是使用数据卷容器。数据卷容器是一个普通的容器，专门提供数据卷给其他容器挂载使用
#创建一个容器作为数据卷容器 docker run --name web2 -v /data1 -v /data2 -it centos:7 /bin/bash echo "this is web2" > /data1/abc.txt echo "THIS IS WEB2" > /data2/ABC.txt #使用 --volumes-from来挂载web2容器中的数据卷到新的容器 docker run -it --volumes-from web2 --name web3 centos: 7 /bin/bash cat /data1 /abc.txt cat /data2/ABC.txt
例：
四、容器互联（使用centos镜像）
容器互联是通过容器的名称在容器间建立一条专门的网络通信隧道。简单点说，就是会在源容器和接收容器之间建立一条隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息
#创建并运行源容器取名web1 docker run -itd -P --name web1 centos:7 /bin/bash #创建并运行接收容器取名web2，使用--1ink选项指定连接容器以实现容器互联 docker run -itd -P --name web2 --link web1 :web1 centos:7 /bin/bash #--link容器名:连接的别名 #进web2容器，ping webl docker exec -it web2 bash ping web1
例：
浙公网安备 33010602011771号