前言
上篇文章讲述了有关docker的资源控制，主要是三个方面：CPU、内存以及IO。本文将讲述docker的4种网络模式。
- 揭开Docker的面纱 - 基础理论梳理和安装流程演示 https://www.linuxidc.com/Linux/2020-04/163003.htm
- Docker基础命令详解 - 镜像及容器操作 https://www.linuxidc.com/Linux/2020-04/163005.htm
- 深入理解Docker的硬件资源控制与验证 https://www.linuxidc.com/Linux/2020-04/163006.htm
一、简述VMware中三种网络模式
可能，对于许多接触Linux操作系统的朋友而言，起初都是通过虚拟机软件进行层层深入的学习。而对于其中一种软件——VMware软件的网络连接可能就是初学者的一个难题。可能一直都并不了解所提供的三种网络模式的原理和意义。那么本小节将简单讲述一下有关VMware的三种网络模式：Bridged（桥接模式）、NAT（网络地址转换模式）、Host-Only（仅主机模式）。而此三种分别对应于网卡设备中的VMnet0、VMnet1（或者后期新增创建的）、VMnet8（NAT网卡也只能有一个）
1.1桥接模式
概念：桥接模式就是一种将主机（好比是你的笔记本上的）的网卡与虚拟机的网卡利用虚拟网桥进行通信。
原理理解：对这种模式的理解可以认为是将物理机虚拟为一个交换机，所有桥接设置的虚拟机连接到这个交换机的一个接口上，当然物理机也一样需要连接到这个交换机，也就是说桥接模式下的所有网卡都是交换模式，相互可以访问而且互不干扰。
典型特征：虚拟机的IP地址需要与主机在同一网段，如果需要联网则网关与DNS需要与主机网卡一致。
具体可以再通过下面的图示理解：
1.2网络地址转换模式
NAT模式的话相对来说应该是最熟悉的了。网络地址转换，既然有地址转换，肯定是发生了转变了。NAT模式就比较适合于IP资源紧缺，而且希望虚拟机可以联网的情况。
NAT模式借助的是虚拟的NAT设备以及虚拟的DHCP服务器，从而使得虚拟机可以联网。如下图所示：
1.3仅主机模式
仅主机模式呢，其实说白了就是没有NAT设备的网络模式，仅使用的是VMnet1虚拟网卡与虚拟交换机连接，从而与虚拟机通信，而这种模式就实现了虚拟机与外网的隔离，即独立的一台服务器，只与主机互相通信。如下图所示：
好的，现在大概了解了VMware中三种网络模式的原理了吧，现在继续来聊聊在docker中的网络模式。
二、docker的网络模式
2.1docker网络实现原理
docker使用Linux桥接的方式，即在宿主机虚拟一个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，这个地址就是容器ip，同时docker就是每个容器的默认网关。因此，同一个宿主机内的容器就可以通过容器ip地址直接通信。
一般情况下，我们在安装和启动docker服务之后使用ifconfig命令即可查看到这个docker0的虚拟网桥设备：
[root@localhost ~]# ifconfig | head -7
docker0: flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500
inet 172.17.0.1 netmask 255.255.0.0 broadcast 172.17.255.255
ether 02:42:58:71:c9:ba txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
从上面显示的结果来看，默认的容器网关地址为172.17.0.1/16哈！当然loopback网卡是回环网卡，测试验证（TCP/IP连接），virtual bridge则是虚拟网桥（想想KVM【云原生】）
当然，docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法通过ip地址直接寻址的，这就表明我们需要通过其他的方式来使外部网络可以访问容器，一般会通过访问宿主机ip结合容器的端口（并且端口一般是进行了端口映射，之后会讲述）进行容器的访问。
2.2docker四种网络模式
下面直接通过下面的表格来区分理解一下docker的四种网络模式
其实启动docker服务之后，可以使用docker network相关命令控制管理网络，下面我们查看一下网络列表：（默认存在下面三个）下面逐一介绍（结合第一小节的内容来理解docker 中的网络原理）
[root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
3763f78eb404 bridge bridge local
3bb2f50eb211 host host local
e12cd7b98c54 none null local
2.2.1host模式
host模式结合VMware中的仅主机模式即可理解，通过下图表示一下：
从上图可以看出，如果在启动容器后使用的是host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace（网络命名空间），而是和宿主机系统共用一个Network Namespace。并且这就意味着容器将不会虚拟出自己的网卡以及配置自己的ip等，而是使用宿主机的ip以及端口。不过呢，在其他方面例如文件系统等还是与之隔离的。
这种方式最大优势在于网络性能比较好但是缺点也很明显——网络的隔离性很弱。
2.2.2container模式
这个模式正如上述表格中的说明一般，是表示指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace。当然这也表示新建的这个容器不会创建自己的网卡等相关操作，而是和与指定的容器共享这些资源。
这种模式也和上述的host差不多，除了网络方面，其文件系统、进程列表等都是隔离的。
参照下图：
2.2.3none模式
使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，不会对Docker容器进行任何的网络配置。这就表明这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。需要我们自己为Docker容器添加网卡、配置IP等。这种方式网络的隔离性最为彻底，即表明关闭了容器的网络功能，也无法访问这个容器。
示意图如下：
2.2.4bridge模式
该模式就是我们在启动docker服务后默认的docker网络模式，其会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，这个主机上的所有启动的容器就会连接到这个虚拟网桥上。结合VMware中网桥模式原理，想想物理交换机的原理，就不难理解了。
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，Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中（这个veth对我们在OpenStack中见过，笔者觉得可以将之理解为一个桥梁，建立桥两岸的关系而存在的一种虚拟设备），并命名为eth0（容器的网卡），另一端放在主机中，以vethxxx这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。
使用docker run -p 命令时，docker实际是在防火墙做了DNAT规则，实现端口转发的功能。
下面通过一个节点的服务器结构图来理解：
当然，这四种模式都不需要手动配置，真正需要配置的是自定义网络。
三、docker网络控制相关命令配置
上面已经给出了对应docker网络控制的命令docker network，下面具体看一下这个命令的具体说明：
docker network的命令用法：
Usage: docker network COMMAND
Manage networks
Commands:
connect Connect a container to a network
create Create a network
disconnect Disconnect a container from a network
inspect Display detailed information on one or more networks
ls List networks
prune Remove all unused networks
rm Remove one or more networks
3.1桥接命令设置
我们通过尝试、排错和验证的方式来配置docker网络。
因为需要NAT地址转换功能，所以需要开启防火墙，但是核心防护还是关了吧。
[root@localhost ~]# systemctl start firewalld.service
[root@localhost ~]# systemctl status firewalld.service
● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemon
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/firewalld.service; disabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since 一 2020-04-06 10:18:40 CST; 2s ago
Docs: man:firewalld(1)
Main PID: 65611 (firewalld)
...初始化环境：（后面会返回到这个环境状态）
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
我们尝试通过docker网桥方式（桥接）给一个容器设置一个ip地址（自定义的），下面看一下命令执行的结果：
[root@localhost ~]# docker run -itd --name test --network bridge --ip 172.17.0.10 CentOS:7 /bin/bash
Unable to find image 'centos:7' locally
7: Pulling from library/centos
ab5ef0e58194: Pull complete
Digest: sha256:4a701376d03f6b39b8c2a8f4a8e499441b0d567f9ab9d58e4991de4472fb813c
Status: Downloaded newer image for centos:7
29f9e9cbb398085d7c89bed2982d626bfb7e564371a76a6cb693cffa68b917af
docker: Error response from daemon: user specified IP address is supported on user defined networks only.
首先，由于没有改镜像，所以会先拉取镜像之后创建以及尝试运行容器，但是会遇到报错，报错原因是因为用户自己设置的ip地址只适合于他们自己定义的网络。但是这并不影响镜像的获取与创建，我们尝试运行看看结果：
[root@localhost ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
centos 7 5e35e350aded 4 months ago 203MB
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
29f9e9cbb398 centos:7 "/bin/bash" About a minute ago Created test
[root@localhost ~]# docker start 29f9e9cbb398
Error response from daemon: user specified IP address is supported on user defined networks only
Error: failed to start containers: 29f9e9cbb398
很显然，结果告诉我们还是上述的原因导致了这个问题，好吧只能删除这个容器了。索性还原为初始化环境吧（其实可以去掉--network bridge就不会报错，但是设置的ip地址会不生效，可以自行尝试一下），我们不指定ip地址来试一下，顺便验证一下不加这个参数试试，最后还原为初始化状态后我们再通过自定义的方式来设置ip地址吧。
[root@localhost ~]# docker run -itd --name demo centos:7 /bin/bash
984545df8ebf2c30f4ccf3f5f4699ed67bd2a93cbc068f2ace4865a828b4a4d1
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
984545df8ebf centos:7 "/bin/bash" 8 seconds ago Up 6 seconds demo
进入容器查看ip地址
[root@localhost ~]# docker exec -it 984545df8ebf /bin/bash
[root@984545df8ebf /]# yum install -y net-tools
Loaded plugins: fastestmirror, ovl
Determining fastest mirrors
[root@984545df8ebf /]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 172.17.0.2 netmask 255.255.0.0 broadcast 172.17.255.255
ether 02:42:ac:11:00:02 txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 2201 bytes 15042254 (14.3 MiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 1999 bytes 111171 (108.5 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536
inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
RX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 0 bytes 0 (0.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
那么首先我们需要创建一个自定义的子网段，并且给他一个名称，通过这个网段给对应的容器设置固定的ip地址。
[root@localhost ~]# docker network create --subnet=172.18.0.0/24 mynetwork
Error response from daemon: Failed to Setup IP tables: Unable to enable SKIP DNAT rule: (iptables failed: iptables --wait -t nat -I DOCKER -i br-4cd28c051bec -j RETURN: iptables: No chain/target/match by that name.
(exit status 1))
看来很不幸啊，又error了，不要慌，我们看看是什么原因导致的，这个报错的根源看似是防火墙，说是无法跳过DNAT（目标网络地址转换）规则，其实导致这个问题的原因是我们刚刚开启了防火墙，却没有重启docker服务，就有点类似更改了配置文件没有重启服务。
[root@localhost ~]# systemctl restart docker
[root@localhost ~]# docker network create --subnet=172.18.0.0/24 mynetwork
723d0fd514eb219d57667f72c3eb75fc4864af0cd94c21b6c70e868fb8d520a1
[root@localhost ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
00008a1e778b bridge bridge local
3bb2f50eb211 host host local
723d0fd514eb mynetwork bridge local
e12cd7b98c54 none null local
[root@localhost ~]#
此时进行验证自定义设置一个容器的固定IP地址的测试：
[root@localhost ~]# docker run -itd --name test2 --network mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash
Unable to find image 'centos:7' locally
7: Pulling from library/centos
ab5ef0e58194: Pull complete
Digest: sha256:4a701376d03f6b39b8c2a8f4a8e499441b0d567f9ab9d58e4991de4472fb813c
Status: Downloaded newer image for centos:7
683ad76f7789b5c16f251577047a288a3a4a00777128a216adfee15985b94c04
查看容器的状态，进入容器查看ip地址
[root@localhost ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
683ad76f7789 centos:7 "/bin/bash" 23 seconds ago Up 22 seconds test2
[root@localhost ~]# docker exec -it 683ad76f7789 /bin/bash
[root@683ad76f7789 /]# yum install -y net-tools
Loaded plugins: fastestmirror, ovl
...
[root@683ad76f7789 /]# ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 172.18.0.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 172.18.0.255
ether 02:42:ac:12:00:0a txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 2302 bytes 15050471 (14.3 MiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 2049 bytes 113777 (111.1 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536
inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
loop txqueuelen 1000 (Local Loopback)
RX packets 62 bytes 7019 (6.8 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 62 bytes 7019 (6.8 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
此时发现自定义的网络设置容器ip地址成功了。
四、总结
本文通过对VMware软件中的三种网络模式工作的原理，层层递进深入讲解docker的各种网络模式，并且通过案例结合排障思路详细介绍了有关docker网桥模式是如何配置容器ip地址的，有默认模式以及自定义模式。
最后，需要注意的是命令还是需要多记多敲多练，谢谢阅读！