书接上文
Docker网络
docker容器是一块具有隔离性的虚拟系统，容器内可以有自己独立的网络空间，
- 多个容器之间是如何实现通信的呢？
- 容器和宿主机之间又是如何实现的通信呢？
- 使用-p参数是怎么实现的端口映射?
带着我们就这些问题，我们来学习一下docker的网络模型，最后我会通过抓包的方式，给大家演示一下数据包在容器和宿主机之间的转换过程。
网络模式
我们在使用docker run创建Docker容器时，可以用--net选项指定容器的网络模式，Docker有以下4种网络模式：
- bridge模式，使用--net=bridge指定，默认设置
- host模式，使用--net=host指定，容器内部网络空间共享宿主机的空间，效果类似直接在宿主机上启动一个进程，端口信息和宿主机共用
- container模式，使用--net=container:NAME_or_ID指定 指定容器与特定容器共享网络命名空间
- none模式，使用--net=none指定 网络模式为空，即仅保留网络命名空间，但是不做任何网络相关的配置(网卡、IP、路由等)
bridge模式
那我们之前在演示创建docker容器的时候其实是没有指定的网络模式的，如果不指定的话默认就会使用bridge模式，bridge本意是桥的意思，其实就是网桥模式。
那我们怎么理解网桥，如果需要做类比的话，我们可以把网桥看成一个二层的交换机设备，我们来看下这张图：
交换机通信简图
网桥模式示意图
Linux 中，能够起到虚拟交换机作用的网络设备，是网桥（Bridge）。它是一个工作在数据链路层（Data Link）的设备，主要功能是根据 MAC 地址将数据包转发到网桥的不同端口上。 网桥在哪，查看网桥
代码语言：javascript复制$ yum install -y bridge-utils
$ brctl show
bridge name bridge id STP enabled interfaces
docker0 8000.0242b5fbe57b no veth3a496ed有了网桥之后，那我们看下docker在启动一个容器的时候做了哪些事情才能实现容器间的互联互通
Docker 创建一个容器的时候，会执行如下操作：
- 创建一对虚拟接口/网卡，也就是veth pair；
- 本地主机一端桥接 到默认的 docker0 或指定网桥上，并具有一个唯一的名字，如 veth9953b75；
- 容器一端放到新启动的容器内部，并修改名字作为 eth0，这个网卡/接口只在容器的命名空间可见；
- 从网桥可用地址段中（也就是与该bridge对应的network）获取一个空闲地址分配给容器的 eth0
- 配置默认路由到网桥
那整个过程其实是docker自动帮我们完成的，清理掉所有容器，来验证。
代码语言：javascript复制## 清掉所有容器
$ docker rm -f `docker ps -aq`
$ docker ps
$ brctl show # 查看网桥中的接口，目前没有
## 创建测试容器test1
$ docker run -d --name test1 nginx:alpine
$ brctl show # 查看网桥中的接口，已经把test1的veth端接入到网桥中
$ ip a |grep veth # 已在宿主机中可以查看到
$ docker exec -ti test1 sh
/ # ifconfig # 查看容器的eth0网卡及分配的容器ip
# 再来启动一个测试容器，测试容器间的通信
$ docker run -d --name test2 nginx:alpine
$ docker exec -ti test2 sh
/ # sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apk/repositories
/ # apk add curl
/ # curl 172.17.0.8:80
## 为啥可以通信？
/ # route -n #
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
0.0.0.0 172.17.0.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
172.17.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 0 0 0 eth0
# eth0 网卡是这个容器里的默认路由设备；所有对 172.17.0.0/16 网段的请求，也会被交给 eth0 来处理（第二条 172.17.0.0 路由规则），这条路由规则的网关（Gateway）是 0.0.0.0，这就意味着这是一条直连规则，即：凡是匹配到这条规则的 IP 包，应该经过本机的 eth0 网卡，通过二层网络(数据链路层)直接发往目的主机。
# 而要通过二层网络到达 test1 容器，就需要有 172.17.0.8 这个 IP 地址对应的 MAC 地址。所以test2容器的网络协议栈，就需要通过 eth0 网卡发送一个 ARP 广播，来通过 IP 地址查找对应的 MAC 地址。
#这个 eth0 网卡，是一个 Veth Pair，它的一端在这个 test2 容器的 Network Namespace 里，而另一端则位于宿主机上（Host Namespace），并且被“插”在了宿主机的 docker0 网桥上。网桥设备的一个特点是插在桥上的网卡都会被当成桥上的一个端口来处理，而端口的唯一作用就是接收流入的数据包，然后把这些数据包的“生杀大权”（比如转发或者丢弃），全部交给对应的网桥设备处理。
# 因此ARP的广播请求也会由docker0来负责转发，这样网桥就维护了一份端口与mac的信息表，因此针对test2的eth0拿到mac地址后发出的各类请求，同样走到docker0网桥中由网桥负责转发到对应的容器中。
# 网桥会维护一份mac映射表，我们可以大概通过命令来看一下，
$ brctl showmacs docker0
## 这些mac地址是主机端的veth网卡对应的mac，可以查看一下
$ ip a
我们如何知道网桥上的这些虚拟网卡与容器端是如何对应？
通过ifindex，网卡索引号
代码语言：javascript复制## 查看test1容器的网卡索引
$ docker exec -ti test1 cat /sys/class/net/eth0/ifindex
## 主机中找到虚拟网卡后面这个@ifxx的值，如果是同一个值，说明这个虚拟网卡和这个容器的eth0网卡是配对的。
$ ip a |grep @if
整理脚本，快速查看对应：
代码语言：javascript复制for container in $(docker ps -q); do
iflink=`docker exec -it $container sh -c 'cat /sys/class/net/eth0/iflink'`
iflink=`echo $iflink|tr -d 'r'`
veth=`grep -l $iflink /sys/class/net/veth*/ifindex`
veth=`echo $veth|sed -e 's;^.*net/(.*)/ifindex$;1;'`
echo $container:$veth
done
上面我们讲解了容器之间的通信，那么容器与宿主机的通信是如何做的？
添加端口映射：
代码语言：javascript复制## 启动容器的时候通过-p参数添加宿主机端口与容器内部服务端口的映射
$ docker run --name test -d -p 8088:80 nginx:alpine
$ curl localhost:8088
端口映射如何实现的？先来回顾iptables链表图
访问本机的8088端口，数据包会从流入方向进入本机，因此涉及到PREROUTING和INPUT链，我们是通过做宿主机与容器之间加的端口映射，所以肯定会涉及到端口转换，那哪个表是负责存储端口转换信息的呢，就是nat表，负责维护网络地址转换信息的。因此我们来查看一下PREROUTING链的nat表：
代码语言：javascript复制$ iptables -t nat -nvL PREROUTING
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 159 packets, 20790 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
3 156 DOCKER all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 ADDRTYPE match dst-type LOCAL
$ iptables -t nat -nvL PREROUTING
Chain PREROUTING (policy ACCEPT 159 packets, 20790 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
3 156 DOCKER all -- * * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 ADDRTYPE match dst-type LOCAL
规则利用了iptables的addrtype拓展，匹配网络类型为本地的包，如何确定哪些是匹配本地，
代码语言：javascript复制$ ip route show table local type local
127.0.0.0/8 dev lo proto kernel scope host src 127.0.0.1
127.0.0.1 dev lo proto kernel scope host src 127.0.0.1
172.17.0.1 dev docker0 proto kernel scope host src 172.17.0.1
192.168.136.10 dev eth0 proto kernel scope host src 192.168.136.10
也就是说目标地址类型匹配到这些的，会转发到我们的TARGET中，TARGET是动作，意味着对符合要求的数据包执行什么样的操作，最常见的为ACCEPT或者DROP，此处的TARGET为DOCKER，很明显DOCKER不是标准的动作，那DOCKER是什么呢？我们通常会定义自定义的链，这样把某类对应的规则放在自定义链中，然后把自定义的链绑定到标准的链路中，因此此处DOCKER 是自定义的链。那我们现在就来看一下DOCKER这个自定义链上的规则。
代码语言：javascript复制$ iptables -t nat -nvL DOCKER
Chain DOCKER (2 references)
pkts bytes target prot opt in out source destination
0 0 RETURN all -- docker0 * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0
0 0 DNAT tcp -- !docker0 * 0.0.0.0/0 0.0.0.0/0 tcp dpt:8088 to:172.17.0.2:80
此条规则就是对主机收到的目的端口为8088的tcp流量进行DNAT转换，将流量发往172.17.0.2:80，172.17.0.2地址是不是就是我们上面创建的Docker容器的ip地址，流量走到网桥上了，后面就走网桥的转发就ok了。 所以，外界只需访问192.168.136.133:8088就可以访问到容器中的服务了。
数据包在出口方向走POSTROUTING链，我们查看一下规则：
代码语言：javascript复制$ iptables -t nat -nvL POSTROUTING
Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 1099 packets, 67268 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
86 5438 MASQUERADE all -- * !docker0 172.17.0.0/16 0.0.0.0/0
0 0 MASQUERADE tcp -- * * 172.17.0.4 172.17.0.4 tcp dpt:80
$ iptables -t nat -nvL POSTROUTING
Chain POSTROUTING (policy ACCEPT 1099 packets, 67268 bytes)
pkts bytes target prot opt in out source destination
86 5438 MASQUERADE all -- * !docker0 172.17.0.0/16 0.0.0.0/0
0 0 MASQUERADE tcp -- * * 172.17.0.4 172.17.0.4 tcp dpt:80
大家注意MASQUERADE这个动作是什么意思，其实是一种更灵活的SNAT，把源地址转换成主机的出口ip地址，那解释一下这条规则的意思:
这条规则会将源地址为172.17.0.0/16的包（也就是从Docker容器产生的包），并且不是从docker0网卡发出的，进行源地址转换，转换成主机网卡的地址。大概的过程就是ACK的包在容器里面发出来，会路由到网桥docker0，网桥根据宿主机的路由规则会转给宿主机网卡eth0，这时候包就从docker0网卡转到eth0网卡了，并从eth0网卡发出去，这时候这条规则就会生效了，把源地址换成了eth0的ip地址。
注意一下，刚才这个过程涉及到了网卡间包的传递，那一定要打开主机的ip_forward转发服务，要不然包转不了，服务肯定访问不到。
抓包演示
我们先想一下，我们要抓哪个网卡的包
- 首先访问宿主机的8088端口，我们抓一下宿主机的eth0
$ tcpdump -i eth0 port 8088 -w host.cap然后最终包会流入容器内，那我们抓一下容器内的eth0网卡
代码语言：javascript复制# 容器内安装一下tcpdump
$ sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/g' /etc/apk/repositories
$ apk add tcpdump
$ tcpdump -i eth0 port 80 -w container.cap到另一台机器访问一下，
代码语言：javascript复制$ curl 192.168.136.10:8088/停止抓包，拷贝容器内的包到宿主机
代码语言：javascript复制$ docker cp test:/root/container.cap /root/把抓到的内容拷贝到本地，使用wireshark进行分析。
代码语言：javascript复制$ scp root@192.168.136.10:/root/*.cap /d/packages（wireshark合并包进行分析）
进到容器内的包做DNAT，出去的包做SNAT，这样对外面来讲，根本就不知道机器内部是谁提供服务，其实这就和一个内网多个机器公用一个外网IP地址上网的效果是一样的，那这也属于NAT功能的一个常见的应用场景。
Host模式
容器内部不会创建网络空间，共享宿主机的网络空间。比如直接通过host模式创建mysql容器：
代码语言：javascript复制$ docker run --net host -d --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 mysql:5.7容器启动后，会默认监听3306端口，由于网络模式是host，因为可以直接通过宿主机的3306端口进行访问服务，效果等同于在宿主机中直接启动mysqld的进程。
Conatiner模式
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。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 lo 网卡设备通信。
## 启动测试容器，共享mysql的网络空间
$ docker run -ti --rm --net=container:mysql busybox sh
/ # ip a
/ # netstat -tlp|grep 3306
/ # telnet localhost 3306
在一些特殊的场景中非常有用，例如，kubernetes的pod，kubernetes为pod创建一个基础设施容器，同一pod下的其他容器都以container模式共享这个基础设施容器的网络命名空间，相互之间以localhost访问，构成一个统一的整体。
实用技巧
- 清理主机上所有退出的容器
$ docker rm $(docker ps -aq)2.调试或者排查容器启动错误
代码语言：javascript复制## 若有时遇到容器启动失败的情况，可以先使用相同的镜像启动一个临时容器，先进入容器
$ docker run --rm -ti <image_id> sh
## 进入容器后，手动执行该容器对应的ENTRYPOINT或者CMD命令，这样即使出错，容器也不会退出，因为bash作为1号进程，我们只要不退出容器，该容器就不会自动退出docker总结
关于docker技术更新到这里就完全结束了，本文也是结合了一些小的实验来总结docker技术
- 为了解决软件交付过程中的环境依赖，同时提供一种更加轻量的虚拟化技术，Docker出现了。
- 2013年诞生，15年开始迅速发展，从17.03月开始，使用时间日期管理版本，稳定版以每季度为准。
- Docker是一种CS架构的软件产品，可以把代码及依赖打包成镜像，作为交付介质，并且把镜像启动成为容器，提供容器生命周期的管理。
- 使用yum部署docker，启动后通过操作docker这个命令行，自动调用docker daemon完成容器相关操作。
- 常用操作，围绕
镜像|容器|仓库三大核心要素- systemctl start|stop|restart docker
- docker build | pull -> docker tag -> docker push
- docker run --name my-demo -d -p 8080:80 -v /opt/data:/data demo:v20200327 ping xx.com
- docker cp /path/a.txt mycontainer:/opt
- docker exec -ti mycontainer /bin/sh
- docker logs -f --tail=100 mycontainer
- 通过dockerfile构建业务镜像，先使用基础镜像，然后通过一系列的指令把我们的业务应用所需要的运行环境和依赖都打包到镜像中，然后通过CMD或者ENTRYPOINT指令把镜像启动时的入口制定好，完成封装即可。有点类似于，先找来一个集装箱模板(基础镜像)，然后把项目依赖的服务都扔到集装箱中，然后设置好服务的启动入口，关闭箱门，即完成了业务镜像的制作。
- 容器的实现依赖于内核模块提供的namespace和control-group的功能，通过namespace创建一块虚拟空间，空间内实现了各类资源(进程、网络、文件系统)的隔离，提供control-group实现了对隔离的空间的资源使用的限制。
- docker镜像使用分层的方式进行存储，根据主机的存储驱动的不同，实现方式会不同，kernel在3.10.0-514以上自动支持overlay2 存储驱动，也是目前Docker推荐的方式。
- 得益于分层存储的模式，多个容器可以通过copy-on-write的策略，在镜像的最上层加一个可写层，同时利用存储驱动的UnionFS的能力，实现一个镜像快速启动多个容器的场景。
- docker的网络模式分为4种，最常用的为bridge和host模式。bridge模式通过docker0网桥，启动容器的时候通过创建一对虚拟网卡，将容器连接在桥上，同时维护了虚拟网卡与网桥端口的关系，实现容器间的通信。容器与宿主机之间的通信通过iptables端口映射的方式，docker利用iptables的PREROUTING和POSTROUTING的nat功能，实现了SNAT与DNAT，使得容器内部的服务被完美的保护起来。
- 重点内容是docker的核心要素及基础的操作，实现原理以及docker的网络模式为选修包，目的为了帮助有docker基础及经验的同学更好的进一步理解docker。
