Docker的四种网络模式和相关网络命令_docker network_mode

一、Docker网络

1.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机（端口映射），即 docker run 创建容器时候，通过 -p 或者 -P 参数来启用。访问容器的时候，就通过 [宿主机IP]:[映射端口] 访问容器。

2 .为容器创建端口映射

端口映射，底层原理实际是做了一个DNAT转换。

方法一：随机映射端口（从32768开始）

 docker run -itd  --name=为容器指定名称 -P 镜像名称

方法二：指定映射端口

 docker run -itd --name=为容器指定名称 -p 宿主机端口:容器端口 镜像名称

 #随机映射端口
 docker run -itd --name web1 -P nginx
 #查看映射端口号
 docker ps -a
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.10.19:49153
 ​
 ​
[root@localhost ~]# docker run -itd --name web1 -P nginx
363bd5d94a70aa477a0e03a34fa7264a971e63925bc072fde4a3f5c893ab3032
 [root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                                     NAMES
363bd5d94a70   nginx     "/docker-entrypoint.…"   7 seconds ago   Up 6 seconds   0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp   web1
[root@localhost ~]# curl http://192.168.10.19:49153     #使用宿主机IP:映射端口访问测试

 

 #指定映射端口，将容器的80端口映射到宿主机的48888端口
 docker run -itd --name web2 -p 48888:80 nginx
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 curl http://192.168.41.46:48888
 ​
 ​
 #指定映射端口，将容器的80端口映射到宿主机的48888端口
 [root@localhost ~]# docker run -itd --name web2 -p 48888:80 nginx
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
21d1d27309f8190950413597c1ef7bb55d9a39d595a1f7d1f93dfca1be678dbe
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                     NAMES
21d1d27309f8   nginx     "/docker-entrypoint.…"   7 seconds ago    Up 6 seconds    0.0.0.0:48888->80/tcp, :::48888->80/tcp   web2
363bd5d94a70   nginx     "/docker-entrypoint.…"   10 minutes ago   Up 10 minutes   0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp   web1
 #使用宿主机IP:映射端口访问测试
 [root@localhost ~]# curl http://192.168.10.19:48888
 ​
 #查看宿主机监听的端口号
[root@localhost ~]# netstat -natp|grep docker
tcp        0      0 0.0.0.0:48888           0.0.0.0:*               LISTEN      7869/docker-proxy   
tcp        0      0 0.0.0.0:49153           0.0.0.0:*               LISTEN      7621/docker-proxy   
tcp6       0      0 :::48888                :::*                    LISTEN      7876/docker-proxy   
tcp6       0      0 :::49153                :::*                    LISTEN      7627/docker-proxy   
 ​
 #查看iptables规则，端口映射实际是做了一个DNAT转换，通过nat表进行转发的
 [root@localhost ~]# iptables -nL -t nat
 ......
 Chain DOCKER (2 references)
target     prot opt source               destination         
RETURN     all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0           
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:49153 to:172.17.0.2:80
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:48888 to:172.17.0.3:80

端口映射，底层原理实际是做了一个DNAT转换。

192.168.10.19:49153 映射到 172.17.0.2:80，192.168.10.19:48888 映射到 172.17.0.3:80。

二、Docker的网络模式

1. Docker的网络模式

• Host： 容器不会虚拟出自己的网卡，配置主机的IP等,而是使用宿主机的IP和端口
• 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
• None： 该模式关闭了容器的网络功能。
• 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 的虚拟网桥，通过docker 0 网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
• 自定义网络

在安装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。

2 .查看docker 的网络列表

 #查看docker的网络列表
 docker network ls
 或者
 docker network list

3 .指定容器网络模式

 #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。
 ●container模式：使用--net=container:NAME/ID指定。
 ●bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。

三、Docker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NetworkNamespace。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NetworkNamespace，而是和宿主机共用一个NetworkNamespace。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。

容器和宿主机共享网络命名空间，但没有独立IP地址，使用宿主机的IP地址，和宿主机共享端口范围，例如宿主机使用了80端口，那么容器不能使用80端口。这种模式比较方便，但不安全。

 #创建容器tt1，指定网络模式为 host
 #容器和宿主机共享网络命名空间，但没有独立IP地址。使用宿主机的IP，和宿主机共享端口范围。
 docker run -d --name t1 --net=host nginx
 ​
 #访问宿主机的ip和80端口，则可以访问到tt1的nginx服务
 curl http://192.168.10.19:80

2 .container模式

• container模式： 使用 –net=contatiner:NAME/ID 指定。
• 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。 可以在一定程度上节省网络资源，容器内部依然不会拥有所有端口。
• 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。

新创建的B容器和A容器共享命名空间。假如A容器使用了80端口，B容器就不能使用80端口。

 #基于镜像centos:7 创建一个名为t2的容器
 [root@localhost ~]#docker run -itd --name t2 centos:7 sh
 4f6a854a0e91abc6f0932a51cd7f35eae5830dbe15f2b2fa02a9cc31f6b23914
 #查看容器t2的pid号
[root@localhost ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' t2
7527
 #查看t2的网络命名空间编号，net:[4026532633]
[root@localhost ~]# ls -l /proc/7527/ns
总用量 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:59 ipc -> ipc:[4026532630]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:59 mnt -> mnt:[4026532628]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:58 net -> net:[4026532633]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:59 pid -> pid:[4026532631]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:59 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 09:59 uts -> uts:[4026532629]
 
 
 ​
 ​
 #创建t1容器，使用container网络模式，和t2共享网络命名空间
 [root@localhost ~]# docker run -itd --name t1 --net=container:t2 centos:7 sh
 cb62a8464ab6ebad550f287cdfbc66811800dd7a4b7c8d13c27ad43ceb421a13
 #查看t1容器的pid
 [root@localhost ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' t1
 8301
 #查看t1容器的网络命名空间编号，net:[4026532633]，和t2相同。
[root@localhost ~]# ls -l /proc/8301/ns
总用量 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 ipc -> ipc:[4026532748]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 mnt -> mnt:[4026532746]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 net -> net:[4026532633]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 pid -> pid:[4026532749]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 11月 22 10:44 uts -> uts:[4026532747]
 ​
 #可以看到t1和t2共享同一个网络命名空间

 3. none 模式

• none模式：使用 --net=none 指定
• 使用none 模式，docker 容器有自己的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。
• 这种类型没有办法联网，但是封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
• 该容器将完全独立于网络，用户可以根据需要为容器添加网卡。此模式拥有所有端口。（none网络模式配置网络
• 特殊情况下才会用到，一般不用。

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I通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每. 个容器分配Network Namespace、 设置IP等，并将一一个 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的虛拟网桥，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（分配一个和网桥相同网段内的IP，网桥作为网关），并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虛拟网卡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。

每个容器有自己独立的命名空间。容器之间通过网桥转发进行通信，成对的网络设备veth pair。

 #bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。          
 [root@localhost ~]# docker run -itd --name a1 centos:7 sh
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
cf24acd344c936bc531e2dbe1d13d34041bcf37b7bf0fc8d66fcddbc04d7d39e
 ​
 #查看容器tt2的网络模式，为默认网络模式。
 [root@localhost ~]# docker inspect a1 |grep -i 'networkmode'
            "NetworkMode": "default",

 

5 .定义网络模式

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

[root@localhost ~]# docker run -itd --name a2 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 sh
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
00fee129bbbf912a88a980f5891b7174688d58e6fbae851e5c37e68c2969c673
docker: Error response from daemon: user specified IP address is supported on user defined networks only.

 

创建自定义网络：

需要先自定义网络，再指定IP运行docker。

 #（1）先自定义网络，设置网卡地址池，网卡名，网络模式名称
[root@localhost ~]# docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
e73646c1e5ddff760a2987ffe651364ff36abfb68e7b83ce89a88b4cd9a69fe4
 ​
 -------------注释---------------------------------------------------------------------
 ●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，使用 ifconfig -a 查看网卡的网络信息时，看到的将会是类似 br-110eb56a0b22这样的名字，这显然不好记。
 ●mynetwork：为执行"docker network list" 命令时，显示的 bridge 网络模式名称。
 -------------------------------------------------------------------------------------
 #查看docker的网络列表
 [root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME        DRIVER    SCOPE
02491d13b596   bridge      bridge    local
33d18fa2ad5d   host        host      local
e73646c1e5dd   mynetwork   bridge    local    #生成了自定义网络模式
baea95f0747a   none        null      local
 
 ​
 ​
 #（2）再使用该网段内的地址，创建自定义网络的容器a3
 [root@localhost ~]#  docker run -itd --name a3 --net mynetwork --ip 172.18.0.10  centos:7 sh
WARNING: IPv4 forwarding is disabled. Networking will not work.
84977b6b15bcd93b1c72389990d41c5352330c791f2c5a067d34116af7a8d1f5
 
 #查看容器a3的IP地址
 [root@yuji ~]# docker inspect a3 | grep -i "IPv4Address"
                         "IPv4Address": "172.18.0.10"
 ​
 #也可以docker exec进入容器后下载net-tools工具，之后使用ifconfig命令查看容器IP地址。

 删除自定义网络：

如果想要删除自定义的网络，可以使用 docker network rm 网络模式名称 进行删除，例如docker network rm mynetwork。

删除网络模式前，需要先确保使用该网络模式创建的容器已退出（即已停止）。如果容器仍在运行，则该网络无法删除。

 #当使用自定义网络创建的容器处于运行状态时，无法删除自定义网络。
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND   CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
84977b6b15bc   centos:7   "sh"      45 minutes ago   Up 45 minutes             a3
00fee129bbbf   centos:7   "sh"      50 minutes ago   Created                   a2
cf24acd344c9   centos:7   "sh"      55 minutes ago   Up 55 minutes             a1
cb62a8464ab6   centos:7   "sh"      2 hours ago      Up 2 hours                t1
4f6a854a0e91   centos:7   "sh"      2 hours ago      Up 2 hours                t2
[root@localhost ~]# docker network rm mynetwork 
Error response from daemon: error while removing network: network mynetwork id e73646c1e5ddff760a2987ffe651364ff36abfb68e7b83ce89a88b4cd9a69fe4 has active endpoints
 
 ​
 #需要先将容器停止，之后再删除网络
[root@localhost ~]# docker stop $(docker ps -q)
84977b6b15bc
cf24acd344c9
cb62a8464ab6
4f6a854a0e91
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID   IMAGE      COMMAND   CREATED          STATUS                        PORTS     NAMES
84977b6b15bc   centos:7   "sh"      49 minutes ago   Exited (137) 12 seconds ago             a3
00fee129bbbf   centos:7   "sh"      54 minutes ago   Created                                 a2
cf24acd344c9   centos:7   "sh"      59 minutes ago   Exited (137) 12 seconds ago             a1
cb62a8464ab6   centos:7   "sh"      2 hours ago      Exited (137) 12 seconds ago             t1
4f6a854a0e91   centos:7   "sh"      2 hours ago      Exited (137) 12 seconds ago             t2
[root@localhost ~]# docker network rm mynetwork     #删除自定义网络mynetwork
 mynetwork
[root@localhost ~]# docker network ls    #自定义网络已被删除
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
02491d13b596   bridge    bridge    local
33d18fa2ad5d   host      host      local
baea95f0747a   none      null      local