Docker网络管理的示例分析

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一：简介

1. CNM(Container Network Model):定义了构建容器虚拟化网络的模型，同时还提供了可以用于开发多种网络驱动的标准化接口和组件。CNM中主要有沙盒（sandbox）,端点（endpoint）和网络（network）三种组件。

2. Docker daemon通过调用libnetwork对外提供的API完成网络的创建和管理等功能。Libnetwork中则使用了CNM来完成网络功能的提供。

二：CNM核心组件

1.沙盒：一个沙盒包含了一个容器网络栈的信息。沙盒可以对容器的接口，路由和DNS设置等进行管理。一个沙盒可以有多个端点和多个网络。

2.端点：一个端点可以加入一个沙盒和一个网络；一个端点只可以属于一个网络并且只属于一个沙盒。

3.网络：一个网络是一组可以直接互相联通的端点。

三：libnetwork内置驱动

1. bridge驱动：此驱动为Docker的默认设置，使用这个驱动的时候，libnetwork将创建出来的Docker容器连接到Docker网桥上。作为最常规的模式，bridge模式已经可以满足Docker容器最基本的使用。然而其与外界的通信使用NAT（Network Address Translation，网络地址转换），增加了通信的复杂性，在复杂场景下使用会有诸多限制。

2. host驱动：使用这种驱动的时候，libnetwork将不为Docker创建网络协议栈（指网络中各层协议的总和，其形象的反映了一个网络中文件传输的过程：由上层协议到底层协议，再由底层协议到上层协议）即不会创建独立的network namespace. Docker容器中的进程处于宿主机的网络环境中，相当于Docker容器和宿主机公用同一个network namespace,使用宿主机的网卡，IP和端口等信息。但是，容器其他方面，如文件系统，进程列表等还是和宿主机隔离的。Host模式很好地解决了容器与外界通信的地址转换问题，可以直接使用宿主机的IP进行通信，不存在虚拟化网络带来的额外性能负担。但是host驱动也降低了容器与容器之间，容器与宿主机之间网络层面的隔离性，引起网络资源的竞争与冲突。因此可以认为host驱动适用于对于容器集群规模不大的场景。

3. overlay驱动：

此驱动采用IETF标准的VXLAN方式，并且是VXLAN中被普遍认为最合适大规模的云计算虚拟化环境的SDN controller模式。在使用的过程中，需要一个额外的配置存储服务，例如Consul,etcd或ZooKeeper.还需要在启动Docker daemon的时候额外添加参数来指定所使用的配置存储服务地址。

4. remote驱动：

这个驱动实际上并未做真正的网络服务实现，而是调用了用户自行实现的网络驱动插件，使libnetwork实现了驱动的可插件化，更好地满足了用户的多种需求。用户只要根据libnetwork提供的协议标准，实现其所要求的各个接口并向Docker daemon进行注册。

5. null驱动：使用这种驱动的时候，Docker容器拥有自己的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容器除了network namespace自带的loopback网卡外，没有其他任何网卡，IP，路由等信息。需要用户为Docker容器添加网卡，配置IP等。这种模式如果不进行特定的配置是无法正常使用的，但是优点也非常明显，它给了用户最大的自由度来自定义容器的网络环境。

 
四：举例

示例中，使用Docker默认的bridge驱动进行演示，组成一个网络拓扑的应用。

1.  它有两个网络，backend network为后端网络，frontend network为前端网络，两个网络互不联通

         2.Container1和container3各拥有一个端点，并且分别加入到后端网络和前端网络中。而container2则有两个端点。

除了backend和frontend之外，还有3个Docker daemon默认创建的网络，默认网络无法使用docker network rm 进行删除。

docker run -it --name container1 --net backend centos

docker run -it --name container2 --net backend centos

docker run -it --name container3 --net frontend centos

docker network connect frontend container2

Docker network connect命令会在所连接的容器中创建新的网卡，以完成其与所指定网络的连接。

五：bridge驱动实现机制分析

1.  docker0网桥： linux安装完Docker之后，宿主机上多了一块名为docker0的网卡。每个容器中都会有两块网卡l0和eth0. L0是容器的回环网卡；eth0即为容器与外界通信的网卡，它和宿主机上的网桥docker0在同一个网段。

1.  iptables规则：Docker安装完成后，将默认在宿主机系统上增加一些iptables规则，以用于Docker容器和容器之间及和外界的通信。

2.  Docker容器的DNS和主机名：同一个Docker镜像可以启动多个Docker容器，它们的主机名并不一样，实际上容器中的/etc/hostname,/etc/hosts,/etc/resolv.conf 会被虚拟文件覆盖掉。

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新闻名称：Docker网络管理的示例分析
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