Docker网络模型以及容器网络初探（一）

〇、前言

安装Docker时，它会自动创建三个网络，默认bridge网桥（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host。各个方式有各自的特点，它们有着特定的差距，比如网络性能等，一般按照实际应用方式手动指定（或者选用默认）一个网络，或者使用命令自己添加一个自己定义的网络。

一、关于Docker0

Docker0 是 Docker 引擎创建的默认网络接口。当 Docker 引擎安装和启动时，它会自动创建一个名为 docker0 的虚拟网络接口，本质上是一个虚拟网桥。

Docker0 接口用于连接 Docker 容器和宿主机之间的通信。它是一个虚拟以太网桥接口，用于在 Docker 主机和容器之间进行数据传输。

Docker0 接口有以下特点：

IP 地址：默认情况下，Docker0 接口会自动分配一个 IP 地址，通常是 172.17.0.1。这个 IP 地址用作 Docker 主机上运行的容器的网关地址。
网络连接：Docker0 接口会与宿主机的物理网卡（通常是 eth0）进行连接，通过桥接的方式实现容器和宿主机之间的通信。
网络转发：Docker0 接口负责将从容器发出的网络流量转发到宿主机的物理网卡，以及将从宿主机发出的网络流量转发给容器。
网络配置：Docker0 接口的网络配置可以通过 Docker 引擎的配置文件进行调整，如修改 IP 地址范围、子网掩码等。

需要注意的是，Docker0 接口是与宿主机网络环境紧密相关的，每个 Docker 主机只有一个 Docker0 接口。在 Docker 容器之间通信时，可以通过 Docker0 接口进行转发，但如果需要与外部网络通信，还需要进行端口映射或使用其他网络模式。

罗素说过，我们不管听到多么复杂的概念和事物，我们应该及时的问自己，这个概念或事物真正说了些什么，或者事实究竟是什么。

那么 Docker0 到底是什么呢？

启动两个容器看看。

二、容器网络分析

1、获取两个镜像

1 2	`docker pull archlinux docker pull ubuntu`

2、以默认方式启动镜像

以下命令以默认方式（bridge网络）创建并启动以及运行了容器里面的bash 程序（最好打开多个终端窗口，每个窗口运行不同的容器，不用来回切换），这样能直接进入容器里面：

1 2	`docker run -it --name=arch2 archlinux /bin/bash docker run -it --name=ubuntu2 ubuntu /bin/bash`

在另一个终端（宿主机）上看看：

root@**********:~# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE       COMMAND       CREATED        STATUS          PORTS     NAMES
30f913d8e3ff   ubuntu      "/bin/bash"   14 hours ago   Up 35 minutes             ubuntu2
ec0ca9aedc9f   archlinux   "/bin/bash"   14 hours ago   Up 36 minutes             arch2

可以看到确实有两个容器正在运行。

3、查看容器网络

root@********:~# docker network ls
NETWORK ID     NAME           DRIVER    SCOPE
da149ecc5bf3   bridge         bridge    local
5c60928659e8   host           host      local
1c8eeab72508   none           null      local

可以看到本地确实有 3 个网络，因为这是以默认方式启动的，直接查看 bridge 网络信息：

root@*******:~# docker network inspect bridge
[
    {
        "Name": "bridge",
        "Id": "da149ecc5bf3de9eef56945b6061cc512e78e909cde4c53b8a80cc6fb0ad3015",
        "Created": "2023-07-03T23:29:11.078138805+08:00",
        "Scope": "local",
        "Driver": "bridge",
        "EnableIPv6": false,
        "IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.18.0.0/16",
                    "Gateway": "172.18.0.1"
                }
            ]
        },
        "Internal": false,
        "Attachable": false,
        "Ingress": false,
        "ConfigFrom": {
            "Network": ""
        },
        "ConfigOnly": false,
        "Containers": {
            "30f913d8e3fffbc5e03df7be0e99c7d43dc52c5f761638e8deae6da30933ab06": {
                "Name": "ubuntu2",
                "EndpointID": "b51799e6235505d0c571595cc210a004933822ab7d0c164353b6ceab562e1eb4",
                "MacAddress": "02:42:ac:12:00:03",
                "IPv4Address": "172.18.0.3/16",
                "IPv6Address": ""
            },
            "ec0ca9aedc9fff82688a5590d8b3243cb60b33bd745962cb94ea5848bc170525": {
                "Name": "arch2",
                "EndpointID": "e4bdf03a6363a2b7aa80af73aba71f6f5c775025d61164dccc4474376520663f",
                "MacAddress": "02:42:ac:12:00:02",
                "IPv4Address": "172.18.0.2/16",
                "IPv6Address": ""
            }
        },
        "Options": {
            "com.docker.network.bridge.default_bridge": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_icc": "true",
            "com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade": "true",
            "com.docker.network.bridge.host_binding_ipv4": "0.0.0.0",
            "com.docker.network.bridge.name": "docker0",
            "com.docker.network.driver.mtu": "1500"
        },
        "Labels": {}
    }
]

只需要把目光放到关于 bridge、containers 的信息上来：

"IPAM": {
            "Driver": "default",
            "Options": null,
            "Config": [
                {
                    "Subnet": "172.18.0.0/16",
                    "Gateway": "172.18.0.1"
                }
            ]
        },

可以看到 bridge 网关为 172.18.0.1，子网掩码为172.18.0.0/16。

"Containers": {
           "30f913d8e3fffbc5e03df7be0e99c7d43dc52c5f761638e8deae6da30933ab06": {
               "Name": "ubuntu2",
               "EndpointID": "b51799e6235505d0c571595cc210a004933822ab7d0c164353b6ceab562e1eb4",
               "MacAddress": "02:42:ac:12:00:03",
               "IPv4Address": "172.18.0.3/16",
               "IPv6Address": ""
           },
           "ec0ca9aedc9fff82688a5590d8b3243cb60b33bd745962cb94ea5848bc170525": {
               "Name": "arch2",
               "EndpointID": "e4bdf03a6363a2b7aa80af73aba71f6f5c775025d61164dccc4474376520663f",
               "MacAddress": "02:42:ac:12:00:02",
               "IPv4Address": "172.18.0.2/16",
               "IPv6Address": ""
           }
       },

对于 ubuntu2，它的 Mac 地址为：02:42:ac:12:00:03，ipv4为：172.18.0.3/16；
对于 arch2，它的 Mac 地址为：02:42:ac:12:00:02，ipv4 为：172.18.0.2/16。

这两项信息非常重要，因为一会儿要验证。

4、宿主机网络配置

我们通过以下命令查看本机网络(这里夹杂了一个自定义的网络，可以忽略)：

root@********:~# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:16:3e:00:7c:2d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.9.165/18 brd 172.17.63.255 scope global dynamic eth0
       valid_lft 314697479sec preferred_lft 314697479sec
    inet6 fe80::216:3eff:fe00:7c2d/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:2c:62:19:d9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.18.0.1/16 brd 172.18.255.255 scope global docker0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:2cff:fe62:19d9/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
4: br-b1e26274afd7: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:8e:59:43:24 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.19.0.1/16 brd 172.19.255.255 scope global br-b1e26274afd7
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:8eff:fe59:4324/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
14: veth7958290@if13: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
    link/ether 5e:67:bd:18:47:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::5c67:bdff:fe18:474d/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
16: vetha2319a1@if15: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master br-b1e26274afd7 state UP group default
    link/ether 0e:28:d3:40:1e:97 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::c28:d3ff:fe40:1e97/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
18: veth23c3fd5@if17: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
    link/ether 56:a1:a5:02:37:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet6 fe80::54a1:a5ff:fe02:370b/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
20: veth952254a@if19: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master br-b1e26274afd7 state UP group default
    link/ether 42:83:4d:c3:7d:f8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet6 fe80::4083:4dff:fec3:7df8/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

重点关注 docker0 上的信息：

3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:2c:62:19:d9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.18.0.1/16 brd 172.18.255.255 scope global docker0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:2cff:fe62:19d9/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
     valid_lft forever preferred_lft forever

14: veth7958290@if13: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
    link/ether 5e:67:bd:18:47:4d brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::5c67:bdff:fe18:474d/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

18: veth23c3fd5@if17: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default
    link/ether 56:a1:a5:02:37:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet6 fe80::54a1:a5ff:fe02:370b/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

解释一下就是：

docker0：这是 Docker 默认创建的虚拟网桥接口，用于连接 Docker 主机和容器。它的状态为 UP，表示已启用。它的 IP 地址是 172.18.0.1，子网掩码为 16。它的 MAC 地址是 02:42:2c:62:19:d9。这个接口的主要作用是实现 Docker 主机和容器之间的网络通信。
veth7958290@if13：这是一个虚拟以太网设备，与 docker0 网桥相连。它的状态为 UP，表示已启用。它的 MAC 地址是 5e:67:bd:18:47:4d。它的 IPv6 地址是 fe80::5c67:bdff:fe18:474d。这个接口是连接到 docker0 网桥的容器的一部分。
veth23c3fd5@if17：这是另一个虚拟以太网设备，与 docker0 网桥相连。它的状态为 UP，表示已启用。它的 MAC 地址是 56:a1:a5:02:37:0b。它的 IPv6 地址是 fe80::54a1:a5ff:fe02:370b。这个接口也是连接到 docker0 网桥的容器的一部分。

这些接口是 Docker 在创建和管理容器时自动创建的虚拟网络设备，用于容器之间和容器与主机之间的通信。每个容器都有自己的虚拟网络接口，并且通过网桥与主机和其他容器连接起来。这样，容器之间可以进行网络通信。

现在一个清晰的图景被描述出来了：
在这里插入图片描述

为了获得一个完整的图景，进入容器再研究研究。

5、ubuntu2、arch2网络配置

ubuntu2 网络信息：

root@*******:/# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
17: eth0@if18: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:ac:12:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.18.0.3/16 brd 172.18.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

解释一下就是：

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
这是回环接口（loopback interface），用于本地主机内部通信。
<LOOPBACK,UP,LOWER_UP> 表示接口是一个回环接口，并且处于启用状态。
mtu 65536 表示最大传输单元的大小。
qdisc noqueue 表示没有队列机制，即无需排队即可传输数据。
eth0@if18: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
这是第一个以太网接口（Ethernet interface），标记为 eth0。
<BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> 表示接口支持广播和多播，并且处于启用状态。
mtu 1500 表示最大传输单元的大小为1500字节。
qdisc noqueue 表示没有队列机制，即无需排队即可传输数据。
state UP 表示接口处于启用状态。
link/ether 02:42:ac:12:00:03 表示接口的物理地址（MAC 地址）为 02:42:ac:12:00:03。
inet 172.18.0.3/16 表示接口的 IPv4 地址为 172.18.0.3，子网掩码为 /16。
brd 172.18.255.255 表示广播地址。
scope global 表示接口的地址在全局范围内可达。

arch2 网络信息：

[root@******* /]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
13: eth0@if14: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
    link/ether 02:42:ac:12:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 172.18.0.2/16 brd 172.18.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

6、完整的网络拓扑图景

通过以上的分析，就能轻而易举地得到这个图：

在这里插入图片描述

三、结论

1、ubuntu2、arch2是共用的一个路由器（网桥）：docker0；

2、所有的容器启动时，如果不指定网络的情况下，都是docker0路由的；

3、docker0 通过 NAT 穿透连到 host 主机的物理网卡上（补充）。

四、测试

通过 arch2 去 ping ubuntu1:

root@******** /]# ping 172.18.0.3
PING 172.18.0.3 (172.18.0.3) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.18.0.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.095 ms
64 bytes from 172.18.0.3: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.123 ms
64 bytes from 172.18.0.3: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.160 ms
......

这是没问题的，因为它们位于同一个内网，当然 ping 的通。

[root@******** /]# ping baidu.com
PING baidu.com (110.242.68.66) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 110.242.68.66 (110.242.68.66): icmp_seq=1 ttl=48 time=28.2 ms
64 bytes from 110.242.68.66 (110.242.68.66): icmp_seq=2 ttl=48 time=28.2 ms
64 bytes from 110.242.68.66 (110.242.68.66): icmp_seq=3 ttl=48 time=28.2 ms
......

这是 ping 互联网的服务器，当然也 ping 的通，就像你手机连接 wifi，肯定可以上网。

本节完，感谢你的阅读。

NetWork > OS > Web

#网络 #docker #容器

Docker网络模型以及容器网络初探（一）

http://blog.luliang.online/2023/07/04/Docker网络模型以及容器网络初探（一）/

作者

Luyoung

发布于

2023年7月4日

许可协议

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