7.3附：docker 集群网络规划与 VM 网络配置

时间：2024-05-21 20:25:13

docker 集群网络规划与 VM 网络配置

【摘要】使用 K8s（Kubernetes）或 docker swarm 都需要 pc 或 vm 的集群，网络规划是开始工作的第一步。本文目标是在单机上使用 VirtualBox 创建 CentOS 7 服务器集群，特别是网络配置的基本知识，以及安装 CentOS 服务器。

 

 

1、机器要求

使用 K8s 或 Docker Swarm 做容器服务编排（Orchestration）12,至少需要三台以上服务器。如果你只有一台机器，那就只有用虚拟机了。你的机器应用满足：

  • 可以上网（有线、无线均可）
  • 2 核（4 线程）CPU，最好 4 核（8 线程）
  • 8G 内存，最好 16 G 或以上
  • 可以安装运行 VirtualBox 等虚拟化软件

主机是 Linux ，自带 ssh 工具。主机是 Windows，则需要安装 ssh 工具，如：Git Bash 或 PuTTY。主机是 Windows 务必不要启动 CentOS 图形桌面，资源不足。

Git Bash 下载与安装：Git for windows

2、网络配置基础知识

通常，VirtualBox 虚拟化软件还是 Docker 引擎（engine）创建的虚拟机或容器，默认有一块虚拟网卡。虚拟机网卡默认网络配置是 NAT ，而 Docker 是 Bridge（网桥）。NAT 与 Bridge 有哪些区别呢？

2.1 虚拟机网络配置

虚拟机网络设置常见有四种方式3：

  • NAT 网络地址转换模式(NAT,Network Address Translation)
  • Bridged Adapter 桥接模式
  • Internal 内部网络模式
  • Host-only Adapter 主机模式

为了简单解释网络的作用，host 表示当前主机，vm 表示 host 中的虚拟机或容器，可以用下表表示通讯关系：

方式 host->vm vm->host vm -> vm vm -> 外网
NAT x? OK x ?
Bridged x? OK OK ？
Internal x x OK x
Host-only ? ? ? ?

其中：

  • x 表示绝望，不可能通讯
  • x? NAT 设置端口映射可以通过防火墙限定访问
  • OK 同网段可以访问
  • ? 熟悉网段、网关、路由等，可*配置
  • 其中，Bridged 是网络二层（链路层）协议，vm 与 host 在局域网中是平等的

为了满足复杂的通讯需求，我们需要设置一块以上网卡，配置不同方式。

2.2 VirtualBox 网络基本设置

为了满足多个虚拟机之间通讯，所以 VirtualBox 必须添加一块虚拟网卡，例如：

在 VirtualBox 菜单 -> 管理 -> 全局设定 -> 网络 下添加网卡：

7.3附：docker 集群网络规划与 VM 网络配置

这样，设定了新的网卡，有了新网段 192.168.56.1/24，host 有了新网址 192.168.56.1。如果你希望虚拟机自动获取地址，就设置 DHCP 服务器。否则，虚拟机需要设置静态 IP 地址。

在 windows 系统中使用 ipconfig 就看到这块网卡。

7.3附：docker 集群网络规划与 VM 网络配置

在这个网卡上设置网桥？ 当然，我们并不希望用它访问外网。

3、CentOS 虚拟机群网络设置

假设要安装三台相互可通讯的虚拟机 manager1, worker1, worker2，要求是 ：

  • 都能访问外网
  • manager1, worker1, worker2 与 host 可内部通讯。

显然，仅使用默认 NAT 是不可行的，必须使用刚才添加的虚拟网卡。这样每个虚拟机有两个网卡：

  • 第一块配置 NAT 支持外网访问
  • 第二块配置为内部网络（192.168.56.0）, 支持内部通讯

注意：网卡顺序是重要的！！！

3.1 安装基础 CentOS 7 服务器

  • 用 VirtualBox 创建 centos-base 虚拟机，设置需求：内存设 1G，硬盘 30G，第二块网卡 host-only
  • 挂载 CentOS-7-x86_64-Minimal-????.iso 光盘镜像
  • 设置时区、国家、打开网络、设主机名（centos-base）、root密码，静待安装完成。重启动！

升级内核

  • yum install wget 获取 wget
  • 【建议配置】配置 yum 阿里云源
  • yum update 完成版本升级

以上步骤可参考：VirtualBox 安装 Centos 7 笔记

网络检查

  • 使用 nmtui 文本界面网络管理工具网卡，如果只有一个网卡
    • shutdown -h now 关机
    • 给虚拟机添加网卡（选虚拟机，如下图设置）
    • 重启动虚拟机

7.3附：docker 集群网络规划与 VM 网络配置

  • 登陆后， 输入 nmtui

    • Edit a connection
    • 选不是 enp0s3 的网卡， Edit…
    • 如图设置网卡 IP/Mask 例如：192.168.56.250/24，并选择autoConnection（不能设置网关等，否则…）
    • 然后，activate a connection
    • Quit

  • 检查 IP 地址 ip address

  • ping 主机的 IP，如 192.168.56.1，www.sysu.edu.cn
  • 主机上也能 ping 通虚拟机，如 192.168.56.250

SSH 客户端登陆

这是最重要步骤，通过 ssh，主机可以与虚拟机相互拷贝文件，粘贴学习资料上的命令。

3.2 安装 manager 主机

复制 base 虚拟机

  • base 关机
  • 使用 Vbox 复制虚拟机，VirtualBox 控制 -> 复制
  • 务必初始化mac地址！！！
  • 启动新虚拟机
  • 使用 nmtui 修改网络地址（192.168.58.110/24）与主机名称（manager）
  • deactive/active 该网卡，使新地址生效
  • 使用 ip address 检查 IP 地址

安装 docker 引擎

使用 ssh 连接该虚拟机：

如果官方下载特别慢，建议使用 阿里云镜像安装

3.3 安装 worker1，worker2 主机

如法复制虚拟机，同安装 manager

4、网络配置结果与更复杂的场景

4.1 单物理机、虚拟机通讯

本文上述网络可以用一张图表示：

7.3附：docker 集群网络规划与 VM 网络配置

显然，如果不希望 worker 访问外部，直接去掉 NAT 的网卡就搞定了。

4.2 虚拟机要在局域网内跨物理机通讯如何实现呢？

这需要根据通讯需求和安全需要设置，并没有统一而简单的方案，需要您有强大的网络、路由和防火墙方面的知识。如果是小规模集群，大致有两个方案。

网桥方案

主机只用一块网卡，主机内虚拟机采用网桥，则主机与虚拟机的地址、网关可采用相同的方案。

NAT转发方案

Oracle 在 多个Virtualbox 虚拟机间 跨不同物理宿主机进行通信

5、小结

计算机网络、通讯与安全是一门大学科，这里介绍内容仅可满足一般集群部署需要，对于学习部署 docker 集群够用了。

【完】

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