Docker系列教程15-Docker容器网络

本文是篇翻译。原文：https://docs.docker.com/engine/userguide/networking/

本节概述了Docker默认的网络行为，包括默认情况下创建的网络类型以及如何创建用户自定义网络。 本文也描述了在单个主机或集群上创建网络所需的资源。

有关Docker如何在Linux主机上与iptables进行交互的详细信息，请参阅Docker和iptables 。

默认网络

当您安装Docker时，它会自动创建三个网络，可使用docker network ls命令列出这些网络：

$ docker network ls

NETWORK ID          NAME                DRIVER7fca4eb8c647        bridge              bridge9f904ee27bf5        none                nullcf03ee007fb4        host                host

Docker内置如上三个网络。 运行容器时，可使用--network 标志来指定容器应连接到哪些网络。

bridge 网络代表所有Docker安装中存在的docker0 网络。 除非您使用docker run --network=<NETWORK> 选项，否则Docker守护程序默认将容器连接到此网络。 可使用ip addr show 命令（或简写形式， ip a ），xia显示该网桥的信息。 （ ifconfig命令已被弃用，根据系统的不同，还可能会command not found错误。）

$ ip addr show

docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:47:bc:3a:eb
          inet addr:172.17.0.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
          inet6 addr: fe80::42:47ff:febc:3aeb/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:9001  Metric:1
          RX packets:17 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:1100 (1.1 KB)  TX bytes:648 (648.0 B)

如何在Docker for Mac或Docker for Windows上运行？

如果您使用Docker for Mac（或在Docker for Windows上运行Linux容器）， docker network ls 命令将按照上述方式工作，但ip addr show 和ifconfig 命令可能会展示结果，但会给你本地主机的IP地址信息，而不是Docker容器网络。 这是因为Docker使用虚拟机中运行的网卡，而并非在宿主机的网卡。

要使用ip addr show或ifconfig命令浏览Docker网络，请前往Docker Machine 查看相关文档；如您使用的是云提供商，如AWS上的Docker Machine或Digital Ocean上的Docker Machine 。可使用docker-machine ssh <machine-name> 登录到本地或云托管的机器，也可根据云提供商站点上的描述，直接ssh 。

none 网络将容器添加到容器特定的网络，该容器缺少网卡。Attach到一个网络为none 模式的容器，将会看到类似如下的内容：

$ docker attach nonenetcontainer

root@0cb243cd1293:/# cat /etc/hosts127.0.0.1   localhost::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
root@0cb243cd1293:/# ifconfiglo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

root@0cb243cd1293:/#

注意 ：可使用CTRL-p CTRL-q 断开容器连接并离开。

host 网络模式将容器添加到在宿主机的网络栈上。就网络而言，宿主机和容器之间没有隔离。例如，如果您使用host 网络运行在80端口上运行一个Web服务器容器，则该容器可在宿主机的80端口上使用。

在Docker中，none 和 host 网络模式不能直接配置。 但是，您可以配置默认的bridge 网络，以及用户自定义的网桥。

默认网桥

所有Docker主机上都有默认的bridge 网络。 如不指定网络，容器将自动连接到默认的bridge 网络。

docker network inspect命令返回有关网络的信息：

$ docker network inspect bridge

[
   {       "Name": "bridge",       "Id": "f7ab26d71dbd6f557852c7156ae0574bbf62c42f539b50c8ebde0f728a253b6f",       "Scope": "local",       "Driver": "bridge",       "IPAM": {           "Driver": "default",           "Config": [
               {                   "Subnet": "172.17.0.1/16",                   "Gateway": "172.17.0.1"
               }
           ]
       },       "Containers": {},       "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": "9001"
       },       "Labels": {}
   }
]

运行以下两个命令启动两个busybox 容器，两个容器都连接到默认的bridge 网络。

$ docker run -itd --name=container1 busybox3386a527aa08b37ea9232cbcace2d2458d49f44bb05a6b775fba7ddd40d8f92c

$ docker run -itd --name=container2 busybox94447ca479852d29aeddca75c28f7104df3c3196d7b6d83061879e339946805c

启动两个容器后再检查bridge 网络。 这两个busybox容器都连接到网络。 可看到类似如下的结果：

$ docker network inspect bridge

{[
    {        "Name": "bridge",        "Id": "f7ab26d71dbd6f557852c7156ae0574bbf62c42f539b50c8ebde0f728a253b6f",        "Scope": "local",        "Driver": "bridge",        "IPAM": {            "Driver": "default",            "Config": [
                {                    "Subnet": "172.17.0.1/16",                    "Gateway": "172.17.0.1"
                }
            ]
        },        "Containers": {            "3386a527aa08b37ea9232cbcace2d2458d49f44bb05a6b775fba7ddd40d8f92c": {                "EndpointID": "647c12443e91faf0fd508b6edfe59c30b642abb60dfab890b4bdccee38750bc1",                "MacAddress": "02:42:ac:11:00:02",                "IPv4Address": "172.17.0.2/16",                "IPv6Address": ""
            },            "94447ca479852d29aeddca75c28f7104df3c3196d7b6d83061879e339946805c": {                "EndpointID": "b047d090f446ac49747d3c37d63e4307be745876db7f0ceef7b311cbba615f48",                "MacAddress": "02:42:ac:11:00:03",                "IPv4Address": "172.17.0.3/16",                "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": "9001"
        },        "Labels": {}
    }
]

连接到默认bridge 网络的容器可通过IP地址进行通信。 Docker不支持在默认网桥上自动发现服务。如果您希望容器能够通过容器名称来解析IP地址，那么可使用用户自定义网络 。您可以使用遗留的docker run --link 选项将两个容器连接在一起，但在大多数情况下不推荐使用。

您可以attach 到正在运行的容器，查看容器内部的IP是什么。

$ docker attach container1

root@3386a527aa08:/# ifconfigeth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:AC:11:00:02
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
          inet6 addr: fe80::42:acff:fe11:2/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:9001  Metric:1
          RX packets:16 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:1296 (1.2 KiB)  TX bytes:648 (648.0 B)

lo        Link encap:Local Loopback
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

从容器内部，使用ping 命令测试与其他容器的网络连接。

root@3386a527aa08:/# ping -w3 172.17.0.3PING 172.17.0.3 (172.17.0.3): 56 data bytes64 bytes from 172.17.0.3: seq=0 ttl=64 time=0.096 ms64 bytes from 172.17.0.3: seq=1 ttl=64 time=0.080 ms64 bytes from 172.17.0.3: seq=2 ttl=64 time=0.074 ms

--- 172.17.0.3 ping statistics ---3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.074/0.083/0.096 ms

使用cat命令查看容器上的/etc/hosts 文件。 该命令显示容器识别的主机名和IP地址。

root@3386a527aa08:/# cat /etc/hosts172.17.0.2  3386a527aa08127.0.0.1   localhost::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

要从container1 容器离开，并保持容器的运行，请依次使用CTRL-p CTRL-q 。 如果你愿意，也可attch到container2 ，并重复上面的命令。

默认的docker0 桥接网络支持使用端口映射和docker run --link ，以便在docker0 网络中的容器之间进行通信。 不推荐这种方法。 如果可以，请使用用户定义的桥接网络。

用户自定义的网络

建议使用用户自定义网桥来控制哪些容器可以相互通信，这样也可启用自动DNS去解析容器名称到IP地址。 Docker提供了创建这些网络的默认网络驱动程序。您可以创建一个新的桥接网络， 覆盖网络或MACVLAN网络 。 您还可以创建一个网络插件或远程网络进行完整的自定义和控制。

您可以根据需要创建任意数量的网络，并且可在任意时间将容器连接到这些网络中的零个或多个。 此外，您可以将运行着的容器连接或断开网络，而无需重启容器。当容器连接到多个网络时，其外部连接通过第一个非内部网络以词汇顺序提供。

接下来的几节将详细介绍Docker的内置网络驱动程序。

网桥网络

bridge 网络是Docker中最常见的网络类型。 桥接网络类似于默认的bridge 网络，但添加一些新功能并删除一些旧的能力。 以下示例创建了桥接网络，并对这些网络上的容器执行一些实验。

$ docker network create --driver bridge isolated_nw1196a4c5af43a21ae38ef34515b6af19236a3fc48122cf585e3f3054d509679b

$ docker network inspect isolated_nw

[
    {        "Name": "isolated_nw",        "Id": "1196a4c5af43a21ae38ef34515b6af19236a3fc48122cf585e3f3054d509679b",        "Scope": "local",        "Driver": "bridge",        "IPAM": {            "Driver": "default",            "Config": [
                {                    "Subnet": "172.21.0.0/16",                    "Gateway": "172.21.0.1/16"
                }
            ]
        },        "Containers": {},        "Options": {},        "Labels": {}
    }
]

$ docker network ls

NETWORK ID          NAME                DRIVER9f904ee27bf5        none                null
cf03ee007fb4        host                host7fca4eb8c647        bridge              bridge
c5ee82f76de3        isolated_nw         bridge

创建网络后，您可以使用docker run --network=<NETWORK> 选项启动容器。

$ docker run --network=isolated_nw -itd --name=container3 busybox8c1a0a5be480921d669a073393ade66a3fc49933f08bcc5515b37b8144f6d47c

$ docker network inspect isolated_nw
[
    {        "Name": "isolated_nw",        "Id": "1196a4c5af43a21ae38ef34515b6af19236a3fc48122cf585e3f3054d509679b",        "Scope": "local",        "Driver": "bridge",        "IPAM": {            "Driver": "default",            "Config": [
                {}
            ]
        },        "Containers": {            "8c1a0a5be480921d669a073393ade66a3fc49933f08bcc5515b37b8144f6d47c": {                "EndpointID": "93b2db4a9b9a997beb912d28bcfc117f7b0eb924ff91d48cfa251d473e6a9b08",                "MacAddress": "02:42:ac:15:00:02",                "IPv4Address": "172.21.0.2/16",                "IPv6Address": ""
            }
        },        "Options": {},        "Labels": {}
    }
]

您启动到此网络的容器必须驻留在同一个Docker主机上。网络中的每个容器可以立即与其他容器通信。 虽然网络本身将容器与外部网络隔离开来。

image

在用户定义的桥接网络中，不支持链接（link）。 您可以在此网络中的容器上暴露和发布容器端口 。 如果您希望使一部分bridge 网络可用于外部网络，这将非常有用。

image

如果您希望在单个主机上运行相对较小的网络，桥接网络将非常有用。 但是，您可以通过创建overlay网络来创建更大的网络。

docker_gwbridge网络

docker_gwbridge 是由Docker在两种不同情况下自动创建的本地桥接网络：

• 当您初始化或加入swarm时，Docker会创建docker_gwbridge 网络，并将其用于不同主机上swarm节点之间的通信。

• 当容器网络不能提供外部连接时，除了容器的其他网络之外，Docker将容器连接到docker_gwbridge 网络，以便容器可以连接到外部网络或其他swarm节点。

如果您需要自定义配置，您可以提前创建docker_gwbridge 网络，否则Docker会根据需要创建它。 以下示例使用一些自定义选项创建docker_gwbridge网络。

$ docker network create --subnet 172.30.0.0/16 \
                        --opt com.docker.network.bridge.name=docker_gwbridge \
            --opt com.docker.network.bridge.enable_icc=false \
            docker_gwbridge

当您使用overlay 网络时， docker_gwbridge 网络始终存在。

swarm模式下的覆盖网络

当Docker在swarm模式下运行时，您可以在管理节点上创建覆盖网络，而无需外部key-value存储。swarm使覆盖网络仅可用于需要服务的swarm节点。 当您创建使用覆盖网络的服务时，管理节点会自动将覆盖网络扩展到运行服务任务的节点。

要了解有关在swarm模式下运行Docker Engine的更多信息，请参阅Swarm模式概述 。

下面的示例显示了如何创建网络并将其用于来自swarm管理节点的服务：

$ docker network create \
  --driver overlay \
  --subnet 10.0.9.0/24 \
  my-multi-host-network400g6bwzd68jizzdx5pgyoe95

$ docker service create --replicas 2 --network my-multi-host-network --name my-web nginx716thylsndqma81j6kkkb5aus

只有swarm服务可以连接到覆盖网络，而不是独立的容器。 有关群集的更多信息，请参阅Docker swarm模式覆盖网络安全模型 以及 将服务附加到覆盖网络 。

非swarm模式下的覆盖网络

如果您不是在swarm模式下使用Docker Engine，那么overlay网络需要有效的key-value存储。 支持的key-value存储包括Consul，Etcd和ZooKeeper（分布式存储）。 在以这种方式创建网络之前，您必须安装并配置您所选择的key-value存储服务。 网络中的Docker宿主机、服务必须能够进行通信。

注意 ：以swarm模式运行的Docker Engine与使用外部key-value存储的网络不兼容。

对于大多数Docker用户，不推荐这种使用覆盖网络的方法。它可以与独立的swarm一起使用，可能对在Docker顶部构建解决方案的系统开发人员有用。 将来可能会被弃用。 如果您认为可能需要以这种方式使用覆盖网络，请参阅本指南 。

自定义网络插件

如果任何上述网络机制无法满足您的需求，您可以使用Docker的插件基础架构编写自己的网络驱动插件。 该插件将在运行Docker deamon的主机上作为单独的进程运行。 使用网络插件是一个高级主题。

网络插件遵循与其他插件相同的限制和安装规则。 所有插件都使用插件API，并具有包含了安装，启动，停止和激活的生命周期。

创建并安装自定义网络驱动后，您可以使用--driver 标志创建一个使用该驱动的网络。

 $ docker network create --driver weave mynet

您可以检查该网络、让容器连接或断开该网络，删除该网络。 特定的插件为特定的需求而生。 检查插件文档的具体信息。 有关编写插件的更多信息，请参阅扩展Docker 以及 编写网络驱动程序插件 。

内嵌DNS服务器

Docker daemon运行一个嵌入式的DNS服务器，从而为连接到同一用户自定义网络的容器之间提供DNS解析——这样，这些容器即可将容器名称解析为IP地址。 如果内嵌DNS服务器无法解析请求，它将被转发到为容器配置的任意外部DNS服务器。 为了方便，当容器创建时，只有127.0.0.11 可访问的内嵌DNS服务器会列在容器的resolv.conf文件中。 有关在用户自定义网络的内嵌DNS服务器的更多信息，请参阅用户定义网络中的内嵌DNS服务器

暴露和发布端口

在Docker网络中，有两种不同的机制可以直接涉及网络端口：暴露端口和发布端口。 这适用于默认网桥和用户定义的网桥。

• 您使用Dockerfile 中的EXPOSE 关键字或 docker run 命令中的--expose 标志来暴露端口。 暴露端口是记录使用哪些端口，但实际上并不映射或打开任何端口的一种方式。 暴露端口是可选的。

• 您可以使用Dockerfile 中的PUBLISH 关键字或 docker run 命令中的--publish标志来发布端口。 这告诉Docker在容器的网络接口上打开哪些端口。当端口发布时，它将映射到宿主机上可用的高阶端口（高于30000 ），除非您在运行时指定要映射到宿主机的哪个端口。 您不能在Dockerfile中指定要映射的端口，因为无法保证端口在运行image的宿主机上可用。

  此示例将容器中的端口80发布到宿主机上的随机高阶端口（在这种情况下为32768 ）。 -d 标志使容器在后台运行，因此您可以发出docker ps 命令。

  $ docker run -it -d -p 80 nginx
  
  $ docker ps64879472feea        nginx               "nginx -g 'daemon ..."   43 hours ago        Up About a minute   443/tcp, 0.0.0.0:32768->80/tcp   blissful_mclean

  下一个示例指定80端口应映射到宿主机上的8080端口。 如果端口8080不可用，将失败。

  $ docker run -it -d -p 8080:80 nginx
  
  $ docker ps
  
  b9788c7adca3        nginx               "nginx -g 'daemon ..."   43 hours ago        Up 3 seconds        80/tcp, 443/tcp, 0.0.0.0:8080->80/tcp   goofy_brahmagupta

容器与代理服务器

如果您的容器需要使用HTTP、HTTPS或者FTP代理，你可以使用如下两种方式进行配置：

• 对于Docker 17.07或更高版本，你可以配置Docker客户端从而将代理信息自动传递给容器。

• 对于Docker 17.06或更低版本，你必须在容器内设置环境变量。你可以在构建镜像（这样不太好移植）或启动容器时执行此操作。

配置Docker客户端

仅限Edge版本 ：此选项仅适用于Docker CE Edge版本。 请参阅Docker CE Edge 。

1. 在Docker客户端上，在启动容器所使用的用户的主目录中创建或编辑~/.config.json 文件。在其中添加如类似下所示的JSON，如果需要，使用httpsproxy 或ftpproxy 替换代理类型，然后替换代理服务器的地址和端口。 您可以同时配置多个代理服务器。

   您可以通过将noProxy 键设置为一个或多个逗号分隔的IP地址或主机名来选择将指定主机或指定范围排除使用代理服务器。 支持使用*字符作为通配符，如此示例所示。

   {  "proxies":
     {    "httpProxy": "http://127.0.0.1:3001",    "noProxy": "*.test.example.com,.example2.com"
     }
   }

   保存文件。

2. 当您创建或启动新容器时，环境变量将在容器内自动设置。

手动设置环境变量

在构建映像时，或在创建或运行容器时使用--env 标志，可将下表中的一个或多个变量设置为适当的值。 这种方法使镜像不太可移植，因此如果您使用Docker 17.07或更高版本，则应该配置Docker客户端。

链接

在Docker包含“用户自定义网络”功能之前，您可以使用Docker --link 功能来允许容器将另一个容器的名称解析为IP地址，还可以访问你所链接的容器的环境变量。 如果可以，您应该避免使用 --link 标志。

当您创建连接时，当您使用默认bridge 或用户自定义网桥时，它们的行为会有所不同。 有关详细信息，请参阅默认bridge链接功能的遗留链接以及在用户自定义网络中链接容器的链接容器 。

Docker和iptables

Linux主机使用内核模块iptables 来管理对网络设备的访问，包括路由，端口转发，网络地址转换（NAT）等问题。 Docker会在启动或停止发布端口的容器、创建或修改网络、attach到容器或其他与网络相关的操作时修改iptables 规则。

对iptables 全面讨论超出了本主题的范围。 要查看哪个iptables 规则在任何时间生效，可以使用iptables -L 。 如存在多个表，例如nat ， prerouting 或postrouting ，您可以使用诸如iptables -t nat -L 类的命令列出特定的表。 有关iptables 的完整文档，请参阅netfilter / iptables 。

通常， iptables规则由初始化脚本或守护进程创建，例如firewalld 。 规则在系统重新启动时不会持久存在，因此脚本或程序必须在系统引导时执行，通常在运行级别3或直接在网络初始化之后运行。请参阅您的Linux发行版的网络相关的文档，了解如何使iptables 规则持续存在。

Docker动态管理Docker daemon、容器，服务和网络的iptables 规则。 在Docker 17.06及更高版本中，您可以向名为DOCKER-USER的新表添加规则，这些规则会在Docker自动创建任何规则之前加载。 如果您需要在Docker运行之前预先设置需要使用的iptables 规则，这将非常有用。

本文首发

http://www.itmuch.com/docker/15-docker-network/