一、Docker网络实现原理

• Docker使用Linux桥接，在宿主机许你一个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，并不是真正存在的网络设备，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创建容器的时候，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】：【容器端口】访问容器

二、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、端口的范围
None：该模式关闭了容器的网络功能
Bridge：默认为该模式，桥接，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docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信

1.Host模式

• host模式：使用–net=host指定
• 相当于VMware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但是没有独立的IP地址
• Docker使用了Linux的Namespace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，iptables规则等都与其他Network Namespace隔离
• 一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace

但是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Network Namespace，而是和宿主机共用一个Network Namespace。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，此时容器不再拥有隔离的、独立的网络栈，不拥有所有端口资源

创建容器web1，指定网络模式为host
因为是host模式，所有宿主机和容器共享ip和端口
docker run -d --name web1 --net=host nginx

访问宿主机的ip和80端口，则可以访问到web1的nginx服务
curl http://192.168.226.128:80

2.Container模式

• Container模式：使用–net=container:NAME_or_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io网卡设备通信

#基于镜像centos:7创建一个名为test1的容器
[root@docker ~]# docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash
05be595884ac29b325597409c20402465e2e136200f2b818db545f464e9a53b2

#查看该容器的pid号
[root@docker ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' test1
29186

#查看该容器的命名空间编号
[root@docker ~]# ls -l /proc/29186/ns
总用量 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:36 ipc -> ipc:[4026532576]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:36 mnt -> mnt:[4026532574]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:35 net -> net:[4026532579]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:36 pid -> pid:[4026532577]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:36 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:36 uts -> uts:[4026532575]

#创建test2容器，使用container网络模式，和test1共享network Namespace
[root@docker ~]# docker run -itd --name test2 --net=container:test1 centos:7 /bin/bash
e3807bb98e822c0223c05d2a50dbaaa1fafcff2b8663cb4bdfa6fd361c0ebdc6

#查看test2容器的pid
[root@docker ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' test2
29906

#查看该容器的命令空间编号
[root@docker ~]# ls -l /proc/29906/ns
总用量 0
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 ipc -> ipc:[4026532651]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 mnt -> mnt:[4026532649]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 net -> net:[4026532579]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 pid -> pid:[4026532652]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 10月 17 23:38 uts -> uts:[4026532650]

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，没有其它网卡
• 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，不写–net参数，就是bridge模式

相当于VMware中的nat模式，容器使用独立的Network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上

• 当docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机启动的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
• 从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一堆虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是承兑出现的，它们组成了一个数据通道，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
• 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
• 容器之间通过veth pair进行访问
• 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。可以是同iptables -t nat -vnL查看

[root@docker ~]# docker run -itd --name test3 centos:7 /bin/bash
77dba076efff1650ed30e43e0595209d8aeb643e6d93cbd6399f6fd4c8bbeb25
[root@docker ~]# docker inspect test3 | grep -i 'networkmode'
            "NetworkMode": "default",

三、自定义网络

1.查看网络模式列表

docker network ls

2.查看容器信息（包含配置、环境、网关、挂载、cmd等等信息）

docker inspect 容器ID

3.指定分配容器IP地址

[root@docker ~]# docker run -itd --name test1 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash
7503b80e9f1531d0e11327ea4def47728cb9fd90c66d1471de2d4798e9c9a817
docker: Error response from daemon: user specified IP address is supported on user defined networks only.
#以上会出现报错，因为用户使用的IP地址不被规则所允许，docker0定义的就是按照顺序来，所以需要创建一个

docker network create --subnet=172.18.0.0/16 mynetwork

自定义完网络，我们再指定IP

docker run -itd --name test2 --network mynetwork --ip=172.18.0.10 centos:7 /bin/bash 

四、暴露端口

两个容器如果端口一致的情况下，暴露出去会产生地址冲突，所以需要再docker0上做一个端口映射，通过ens33暴露出去的端口不同就可以了

-p 自定义端口（宿主机端口:容器内端口）
-P 随机端口（-P 49153起始 49153到65535）

#自定义端口
docker run itd -p 8081:80 nginx:latest /bin/bash
#需要在容器中开启nginx
docker exec -it cd796c68ce60 /bin/bash -c nginx

# 随机端口
docker run -itd -P nginx:latest /bin/bash

自定义端口

随机端口

浏览器访问

五、为容器创建端口映射

随机映射端口（从32768开始）
docker run -d --name 为容器指定名称 -P 镜像
指定映射端口
docker run -d --name 为容器指定名称 -p 宿主机端口:容器内端口 镜像

#使用nginx镜像创建容器，名称为web1，随机映射端口
docker run -d --name web1 -P nginx
docker ps -a

#使用nginx镜像创建容器，名称为web2,将容器内的80端口映射到宿主机的40000端口
docker run -d --name web2 -p 40000:80 nginx
docker ps -a


#访问
curl http://192.168.130.100:49154
curl http://192.168.130.100:40000
 
#主机查看端口号
netstat -natp|grep docker
 
#实际上是通过nat表进行转发的

iptables -nL -t nat

总结

1、Docker网络模式有哪些？分别提供哪些功能？

• Host :与宿主机共享网络名称空间/网络协议栈
• Container:多个容器之间共享一个network namespaces
• None :自闭空间
• bridge：默认模式通过Veth对连接容器与docker0网桥，网桥分配给容器IP，同时docker 0作为“局域网”内容器的网关，最后和宿主机网卡进行通讯
• overlay：叠加网络模式