Docker0 网络及原理探究

本篇收录至 Docker 专栏,持续更新,欢迎访问😊

个人观点:Docker 网络通信在容器编排、集群部署中具有举足轻重的地位,(玩 docker 不懂 docker0 那就…… 玩不透哇👀)本篇分析 Docker 网络,并通过启动几个容器来探究 Docker 网络及容器通信,帮助读者理解一下😊。

1、Docker0

Docker 服务默认会创建一个 docker0 网桥(其上有一个 docker0 内部接口),它在内核层连通了其他的物理或虚拟网卡,这就将所有容器和本地主机都放到同一个物理网络。

Docker 默认指定了 docker0 接口 的 IP 地址和子网掩码,让主机和容器之间可以通过网桥相互通信,它还给出了 MTU(接口允许接收的最大传输单元),通常是 1500 Bytes,或宿主主机网络路由上支持的默认值。这些值都可以在服务启动的时候进行配置。

2、清空所有镜像

如果是初学者,还不是很了解 docker0 的情况下,建议清空所有镜像,创造一个比较干净的容器网络环境,更加清晰,有助于学习 docker0😃

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# 1. 查看运行的容器
docker ps

# 2. 停掉所有正在运行的容器(否则删除不掉)
docker stop [containerID] # docker stop $(docker container ls -q)

# 3. 执行删除
docker rmi -f $(docker images -aq)

# 4. 查看镜像
docker images

3、查看网卡信息

  1. 先了解一下 ip addr 命令
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ip addr

lo # 本机回环地址 127.0.0.1
eth0 # 阿里云内网地址 172.31.81.32
docker0 # docker生成的网卡 172.17.0.1
  1. 获取当前网卡 ip 地址和 mac 地址
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[root@--- ~]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:16:3e:0a:00:34 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.31.81.32/20 brd 172.31.95.255 scope global dynamic eth0
valid_lft 291944112sec preferred_lft 291944112sec
3: docker0: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
link/ether 02:42:a4:2f:c5:62 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
[root@--- ~]#

下面通过 docker 启动几个容器来探究一下 Docker 网络👇

4、运行容器之后,再次查看网卡信息

安装 Docker 时,它会自动创建三个网络,默认 bridge 网桥(创建容器默认连接到此网络)、 nonehost

4.1、运行 mysql01, centos01, centos02 容器

  • 启动时,docker 默认的 bridge 网桥,docker0 给容器服务自动分配 ip
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docker run -it --name mysql01 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123 mysql:5.7
docker run -it --name centos01 centos /bin/bash
docker run -it --name centos02 centos /bin/bash

4.2、查看 ip、mac 地址信息

  • 可以看到上面启动的三个容器服务的 mac 信息
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$ ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
link/ether 00:16:3e:0a:00:34 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.31.81.32/20 brd 172.31.95.255 scope global dynamic eth0
valid_lft 291916543sec preferred_lft 291916543sec
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:a4:2f:c5:62 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
140: br-799426d70aa2: <NO-CARRIER,BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default
link/ether 02:42:7f:01:1d:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.18.0.1/16 brd 172.18.255.255 scope global br-799426d70aa2
valid_lft forever preferred_lft forever
154: vethe3da564@if153: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether ea:84:fb:14:47:99 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
156: veth6477da5@if155: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 86:35:30:8d:14:85 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
158: veth17b2712@if157: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
link/ether 72:76:f0:3c:17:e8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 2

4.3、查看 docker 网络

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[root@--- ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
feafa30d4051 bridge bridge local
e8bf4fced9e2 host host local
6263db0933b9 none null local
[root@--- ~]#

4.4、查看默认 bridge 网桥 (docker0)

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[root@--- ~]# docker network inspect feafa30d4051
[
{
"Name": "bridge",
"Id": "feafa30d4051f24353508959bd420fd163ad0c98d6b30ec8ff13b59a59552bb1",
"Created": "2021-09-26T15:10:27.167774553+08:00",
"Scope": "local",
"Driver": "bridge",
"EnableIPv6": false,
"IPAM": {
"Driver": "default",
"Options": null,
"Config": [
{
"Subnet": "172.17.0.0/16",
"Gateway": "172.17.0.1"
}
]
},
"Internal": false,
"Attachable": false,
"Ingress": false,
"ConfigFrom": {
"Network": ""
},
"ConfigOnly": false,
"Containers": {
"29298987c51b777b546bf6626560020ce235e390e1d7fcfe188c6db228ca4edf": {
"Name": "mysql01",
"EndpointID": "f6572c49234f74a6c0b652a379bb386f843ebd23b02abd59b1f6a9d1c9534b17",
"MacAddress": "02:42:ac:11:00:02",
"IPv4Address": "172.17.0.2/16", # ✨容器的IP✨
"IPv6Address": ""
},
"cb1922b95b9316d129b54f3545fad9729092926e10a1d5517f8928db42706151": {
"Name": "centos01",
"EndpointID": "ef6cfa74f56bfa4f49143aa08cf323812002236bc63f75204dee7c3ec1162250",
"MacAddress": "02:42:ac:11:00:03",
"IPv4Address": "172.17.0.3/16", # ✨容器的IP✨
"IPv6Address": ""
},
"cc6f510b9765ba018dbafd416c9774ddf5fd3ff55fa992827f55516e8dc70b6a": {
"Name": "centos02",
"EndpointID": "2f901aec8f8b455d1fb06112c9035a19f34cc597d8907f26f1b896f12d7eb7ba",
"MacAddress": "02:42:ac:11:00:04",
"IPv4Address": "172.17.0.4/16", # ✨容器的IP✨
"IPv6Address": ""
}
},
"Options": {
"com.docker.network.bridge.default_bridge": "true",
"com.docker.network.bridge.enable_icc": "true",
"com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade": "true",
"com.docker.network.bridge.host_binding_ipv4": "0.0.0.0",
"com.docker.network.bridge.name": "docker0",
"com.docker.network.driver.mtu": "1500"
},
"Labels": {}
}
]

4.5、测试容器通信

此时,进入 centos01 容器,ping mysql 容器的 ip 可以 ping 通,但是 ping 不通容器名 ❗

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docker exec -it cb1922b95b93 /bin/bash
ping 172.17.0.2

# docker0不支持容器名连接访问
ping mysql01
ping: mysql01: Name or service not known


docker run 启动镜像的时候docker都会分配一个网卡地址

#查看运行容器的ip
docker inspect 容器ID | grep IPAddress

如下图👇

5、容器通信原理

  • 只要我们安装了 docker,就会有一个网卡 docker0(相当于一个路由器),每启动一个 docker 容器,docker 都会给 docker 容器分配一个 ip(连接路由器的终端,同一网段下终端可以互相通信),

  • 通过 evth-pair 技术实现,evth-pair 就是一对虚拟设备接口,他们都是成对出现的,一端连着协议,一端彼此相连,evth-pair 充当一个桥梁,连接各种虚拟网络设备。

  • Docker 网络使用的是 Linux桥接,宿主机是 docker 容器的网桥,docker0,最多分配 65535 个

  • 删除容器之后,虚拟网卡就自动消失了。(虚拟网卡传递效率高!

启动容器不设置网络,容器 ip 由 docker0 自动分配情况下,容器间的通信,要经过 evth-pair 技术实现,并不是直连的。(跟计算机网络通信类似,分层模型,TCP/IP 协议数据报封装解封装)

5.1、结论

  1. tomcat01,tomcat02 是共用的一个路由器,docker0

  2. 所有的容器启动时,如果不指定网络的情况下,都是 docker0 路由的。65535

最后

上面 docker0 不支持容器名连接访问,容器通信只可以通过容器 ip 通信,docker 也无法保证容器重启后的 IP 地址不变,所以更好的方式是通过别名进行互联,下篇继续讲解怎么通过别名进行容器通信,😊😊。


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