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当容器逐步向容器集群,容器云技术演进的时候,一个不得不面对的问题就是各个容器的管理问题,有些容器需要交互,有些容器需要隔离,如何保证这些操作能够顺利地进行,这个时候,很多容器管理和编排的平台就应运而生了。首先,当然是 Docker 社区自己开发的 Swarm+Machine+Compose 的集群管理套件,然后还有 Twitter 主推 Apache 的 Mesos,最有名的应该为 Google 开源的 Kubernetes。
这些平台综合了容器集群资源管理,服务发现和扩容缩融等问题,是一个集大成的解决方案,但其实这些问题本质上都离不开网络,资源在各容器之间调度需要网络,服务发现需要网络,所以,可以说网络是容器集群环境下最基础的一环。
Docker 容器网络根据容器的部署位置,可以分为单主机网络(host)和多主机网络(multi-host),本文先看 Docker host 网络。
Docker host 网络分为 none,host,joined container 和 bridge 网络。
none 网络模式下,Docker 容器拥有自己的 network namespace,但是并不为容器进行任何的网络配置,也就是说容器除了 network namespace 本身自带的 localback 网卡外什么都没有,包括网卡、IP、路由等信息。用户如何要使用 none 网络,就需要自己添加特定的网卡,并配置 IP、路由等信息,但一般不会这么干,none 网络很好地做到了隔离,一般是用来跑那些对安全性要求极高且不需要联网的应用。
比如某个容器的唯一用途是生成随机密码,就可以放到 none 网络中避免密码被窃取。
想要使 Docker 使用 none 网络,只需要在创建容器的时候附带 --network = none 即可。
host 网络,顾名思义就是 Docker 容器使用宿主机的网络,相当于和 host 共用了同一个 network namespace,Docker 容器使用 host 的网卡、IP 和路由等功能对外通信。
虽然这种模式下 Docker 没有创建独立的 network namespace,但其他 namespace 仍然是隔离的,如文件系统、进程列表等。host 网络最大的好处就是使得 Docker 容器对外通信变得简单,直接使用 host 的 IP 进行通信即可,但缺点也很明显,就是降低了隔离性,同时还会存在和其他容器对网络资源的竞争与冲突的问题。
同样要使用 host 网络,只需创建容器时附带 --network = host 即可。
joined container 网络和 host 网络不同的是,它是和其他的 container 共享一个 network namespace,一个 network namespace 可以被一个或者多个 Docker 容器共享。在这种模式下,两个容器之间可以通过 localback 回环网卡通信,增加了容器间通信的便利性。
同样可以在创建容器时,使用参数 --network = container:another_container_name 来和另外容器共享网络。
bridge 网络是最常用的网络模式,它兼顾了安全性和功能的完备性,但其与外部通信要通过 NAT 转换,在复杂的网络场景下会存在诸多不便。
bridge 网络在创建的时候通过 --network = bridge 指定,Docker daemon 会为创建的容器自动创建一个 Docker 网桥——docker0(也可以人为指定名称 --driver bridge my_net),这个 docker0 就用来联结 Docker 容器和 host 的桥梁。
然后,Docker daemon 会创建一对虚拟网卡 veth pair,一块网卡留在宿主机的 root network namespace 中,并绑定到 docker0 上,另一块放在新创建的 network namespace 中,命名为 eth0,并为其配置 IP 和路由,将其网关设为 docker0,如下,这样整个容器的 bridge 网络通信环境就建立起来了,其他容器的建立方式也是如此,最终各容器之间就通过 docker0 这个桥梁互联互通了。
下文将讨论更为复杂的 multi-host 网络。
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