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docker 运行过程以及网络

竹流清水 2024-08-17 00:01:02

简介docker 运行过程以及网络

一 docker运行原理

通过镜像创建容器，会在镜像上面创建一层可读可写的容器层。任何操作都在该层进行。
镜像是堆叠的，下载镜像是一层一层下载的，使用容器的时候会在最外层添加一层容器层

给容器分配独立的空间（虚拟机接口用来与外界通信：网桥（交换机）提供广播域，局域网环境），为容器分配一个IP地址，用于通信。

执行容器的pid为一主进程命令（主进程在前台存在容器则存在，退出则一起退出）

docker run -d 切换容器到后台运行。这里容器里面pid为一的主进程还是在前台运行。

docker run --rm 退出后自动删除

docker rm -f （一般先停后删）用于强删除不用先停

docker ps -q 只显示容器ID号

docker rm $(docker ps -a -q ) 不加f就不会删除运行的批量删除

二 docker 网络使用

容器网桥 docker0
docker网桥是每一个容器的默认网关，容器与容器之间是通过容器IP访问的

ifconfig 看不到容器地址的，需要docker exec -it ID bash
ifconfig yum 查看

外部主机无法访问容器IP 本机可以访问也只能在本机访问服务也是如此

docker run -itd -P 仓库/镜像 :标记（tag ）

-P 随机映射端口 32768开始
-p 自己设置 docker -itd -p 宿主机端口：容器端口镜像

用宿主机端口映射容器端口。

docker logs 查看容器内部的主进程日志

为了维护方便一个容器就放一个服务，好确定故障

#Docker 网络实现原理
Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个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，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。

Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，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主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -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。

docker run -d --name test1 -P nginx #随机映射端口（从32768开始）

docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx #指定映射端口

docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
9d3c04f57a68 nginx "/docker-entrypoint.…" 4 seconds ago Up 3 seconds 0.0.0.0:43000->80/tcp test2
b04895f870e5 nginx "/docker-entrypoint.…" 17 seconds ago Up 15 seconds 0.0.0.0:49170->80/tcp test1

浏览器访问：http://192.168.80.10:43000 、http://192.168.80.10:49170

#查看容器的输出和日志信息
docker logs 容器的ID/名称

三容器的网络模式

Host 没有容器IP 直接使用宿主机的网络IP和端口号与宿主机共享网络命名空间，端口不能一样
Container 和指定的容器共享IP，端口范围等，两个容器端口号不可以一样。与指定容器共享网络命名空间
None 关闭网络功能不会进行任何网络设置，没有网络，只能和宿主机通信，网络安全最高。只有lo网卡，没有ech0网卡。
Bridge 每一个容器分配独立的网络命名空间有独立的IP，端口范围，路由，iptables规则。容器端口可以一样，但与宿主机端口不可以一样。默认项

指定网络模式 --net --network

有了run 一般不再start

docker inspect [OPTIONS] NAME|ID [NAME|ID...]
docker inspect : 获取容器/镜像的元数据。
-f 指定返回值的模板文件。

docker启动时会自动生成一个docker0网桥，docker会为每个容器分配一个虚拟网卡对 eth0（容器中） veth（docker0中）。

内部通信需要通过docker0转发外部容器的换需要做DNAT转换为内部网络通过docker0网桥转发给veth 然后转发给容器

内网到外网也会做地址转换

自定义网络：
每个生成的容器，IP地址都是docker自动分配的，需要自动设置的话：
docker run -itd --ip

使用默认网桥只能分配，
使用自定义网桥：docker network create --subnet指定一个网段，--opt ""指定网桥名称，网络名称
使用自定义的网桥去设置容器的网卡地址

docker有几种网络模式四加一常规四种，自定义网段来设置网络IP为自定义。

#Docker 的网络模式：
●Host：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。
●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、端口范围。
●None：该模式关闭了容器的网络功能。
●Bridge：默认为该模式，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虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
●自定义网络

安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host

docker network ls 或 docker network list #查看docker网络列表
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
2b4359d229c6 bridge bridge local
0fa580365d39 host host local
cc13aa84a223 none null local

#使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 或 --network 选项指定容器的网络模式
●host模式：使用 --net=host 指定。
●none模式：使用 --net=none 指定。
●container模式：使用 --net=container:NAME_or_ID 指定。
●bridge模式：使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略。

#网络模式详解：
1．host模式
相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces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、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。但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。

2．container模式
在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。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。

docker run -itd --name test1 centos:7 /bin/bash #--name 选项可以给容器创建一个自定义名称

docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
3ed82355f811 centos:7 "/bin/bash" 5 days ago Up 6 hours test1

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 3ed82355f811 #查看容器进程号
25945

ls -l /proc/25495/ns #查看容器的进程、网络、文件系统等命名空间编号
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 ipc -> ipc:[4026532572]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 mnt -> mnt:[4026532569]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 pid -> pid:[4026532573]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:22 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 11:29 uts -> uts:[4026532570]

docker run -itd --name test2 --net=container:3ed82355f811 centos:7 /bin/bash
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
ff96bc43dd27 centos:7 "/bin/bash" 48 seconds ago Up 46 seconds test2
3ed82355f811 centos:7 "/bin/bash" 58 minutes ago Up 58 minutes test1

docker inspect -f '{{.State.Pid}}' ff96bc43dd27
27123

ls -l /proc/27123/ns #查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 ipc -> ipc:[4026532692]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 mnt -> mnt:[4026532690]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 net -> net:[4026532575]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 pid -> pid:[4026532693]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx 1 root root 0 1月 7 12:27 uts -> uts:[4026532691]

3．none模式
使用none模式，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，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。

4．bridge模式
bridge模式是docker的默认网络模式，不用--net参数，就是bridge模式。

相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立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。

（1）当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的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。

（2）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。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。 veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，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。

（3）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。

（4）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。可以使用iptables -t nat -vnL 查看。

5．自定义网络
#直接使用bridge模式，是无法支持指定IP运行docker的，例如执行以下命令就会报错
docker run -itd --name test3 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash

//创建自定义网络
#可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker
docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork
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#docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。
#mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。
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docker run -itd --name test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash