詳解Docker 容器跨主機多網(wǎng)段通信解決方案

更新時間：2020年08月11日 10:27:26 作者：張九冫

這篇文章主要介紹了Docker 容器跨主機多網(wǎng)段通信解決方案，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、MacVlan

實現(xiàn)Docker的跨主機網(wǎng)絡(luò)通信的方案有很多，如之前博文中寫到的通過部署 Consul服務(wù)實現(xiàn)Docker容器跨主機通信

Macvlan工作原理：

Macvlan是Linux內(nèi)核支持的網(wǎng)絡(luò)接口。要求的Linux內(nèi)部版本是v3.9–3.19和4.0+；
通過為物理網(wǎng)卡創(chuàng)建Macvlan子接口，允許一塊物理網(wǎng)卡擁有多個獨立的MAC地址和IP地址。虛擬出來的子接口將直接暴露在相鄰物理網(wǎng)絡(luò)中。從外部看來，就像是把網(wǎng)線隔開多股，分別接受了不同的主機上一樣；
物理網(wǎng)卡收到包后，會根據(jù)收到包的目的MAC地址判斷這個包需要交給其中虛擬網(wǎng)卡。

當(dāng)容器需要直連入物理網(wǎng)絡(luò)時，可以使用Macvlan。Macvlan本身不創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)上首先使宿主機物理網(wǎng)卡工作在‘混雜模式'，這樣物理網(wǎng)卡的MAC地址將會失效，所有二層網(wǎng)絡(luò)中的流量物理網(wǎng)卡都能收到。接下來就是在這張物理網(wǎng)卡上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)卡，并為虛擬網(wǎng)卡指定MAC地址，實現(xiàn)一卡多用，在物理網(wǎng)絡(luò)看來，每張?zhí)摂M網(wǎng)卡都是一個單獨的接口。

使用Macvlan注意：

容器直接連接物理網(wǎng)絡(luò)，由物理網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)分配IP地址，可能的結(jié)果是物理網(wǎng)絡(luò)IP地址被耗盡，另一個后果是網(wǎng)絡(luò)性能問題，物理網(wǎng)絡(luò)中接入的主機變多，廣播包占比快速升高而引起的網(wǎng)絡(luò)性能下降問題；
宿主機上的某張網(wǎng)上需要工作在‘混亂模式'下；
前面說到，工作在混亂模式下的物理網(wǎng)卡，其MAC地址會失效，所以，此模式中運行的容器并不能與外網(wǎng)進(jìn)行通信，但是不會影響宿主機與外網(wǎng)通信；
從長遠(yuǎn)來看bridge網(wǎng)絡(luò)與overlay網(wǎng)絡(luò)是更好的選擇，原因就是虛擬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該與物理網(wǎng)絡(luò)隔離而不是共享。

工作示意圖：

二、配置實例

實例1（實現(xiàn)容器基于macvlan的單網(wǎng)段跨主機通信）

實現(xiàn)效果：

兩臺centos 7.3，分別運行著docker服務(wù)；
兩臺docker服務(wù)器創(chuàng)建相同的一個MacVlan網(wǎng)絡(luò)，使docker服務(wù)器上的容器可以實現(xiàn)跨主機通信。

開始配置

1、第一臺docker服務(wù)器配置如下

[root@docker01 ~]# ip link set ens33 promisc on       # 開啟ens33網(wǎng)卡的混雜模式
[root@docker01 ~]# ip link show ens33   # 確定查看的信息包含以下標(biāo)紅的字樣
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,'PROMISC',UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
  link/ether 00:0c:29:9f:33:9f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[root@docker01 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.22.16.0/24 --gateway 172.22.16.1 -o pa
rent=ens33 mac_net1
#創(chuàng)建macvlan網(wǎng)絡(luò)，指定網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)段等信息，“-o”指定綁定在哪張網(wǎng)卡之上
[root@docker01 ~]# docker run -itd --name test1 --ip 172.22.16.10 --network mac_net1 busybox   # 基于新創(chuàng)建的macvlan網(wǎng)絡(luò)運行一個容器，并指定其IP

確認(rèn)運行的容器的IP地址

[root@docker01 ~]# docker exec test1 ip a   # 查看IP，確定以下標(biāo)紅與配置的一樣
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
6: eth0@if2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
  link/ether 02:42:ac:16:10:0a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  inet '172.22.16.10/24' brd 172.22.16.255 scope global eth0
    valid_lft forever preferred_lft forever

2、第二臺docker服務(wù)器配置如下（與第一臺docker服務(wù)器基本相似）

[root@docker02 ~]# ip link set ens33 promisc on    # 開啟混雜模式
[root@docker02 ~]# ip link show ens33 
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,'PROMISC',UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
  link/ether 00:0c:29:b5:bc:ed brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[root@docker02 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.22.16.0/24 --gateway=172.22.16.1 -o parent=ens33 mac_net1
#創(chuàng)建一個與第一臺docker服務(wù)器的網(wǎng)段、網(wǎng)關(guān)相同的macvlan。并綁定到物理網(wǎng)卡上。
#為了可以直觀的看出其他docker服務(wù)器上的macvlan和第這臺是在同一個網(wǎng)段的。所以，建議設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)名稱一樣。
[root@docker02 ~]# docker run -itd --name test2 --ip 172.22.16.11 --network mac_net1 busybox
#運行一個容器，并指定是基于macvlan網(wǎng)絡(luò)的
#注意，其IP地址不要與其他docker服務(wù)器上的容器IP地址沖突

確認(rèn)運行的容器的IP地址

[root@docker02 ~]# docker exec test2 ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue 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
6: eth0@if2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
  link/ether 02:42:ac:16:10:0b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
  inet '172.22.16.11/24' brd 172.22.16.255 scope global eth0
    valid_lft forever preferred_lft forever

使用第二臺docker服務(wù)器上的容器test2對第一臺docker服務(wù)器上的容器test1進(jìn)行ping測試

OK，跨主機的容器通信就通過macvlan實現(xiàn)了。由于使用混雜模式會造成物理網(wǎng)卡的MAC地址失效，所以容器并不能通過此模式進(jìn)行與外網(wǎng)的通信。

實例2（基于macvlan的跨主機網(wǎng)絡(luò)多網(wǎng)段的解決方案）

實現(xiàn)的效果如下：

兩臺centos 7.3，分別運行著docker服務(wù)；
每臺宿主機創(chuàng)建了兩個MacVlan網(wǎng)段供容器使用（172.10.16.0/24和172.20.16.0/24）；
第一臺docker服務(wù)器上運行容器test1和test2，第二臺docker服務(wù)器運行容器test3和test4。
最終實現(xiàn)跨主機的同網(wǎng)段容器互相通信。

開始配置：

1、第一臺docker服務(wù)器配置如下

[root@docker01 ~]# ip link set ens33 promisc on       # 開啟ens33網(wǎng)卡的混雜模式
#也就是開啟網(wǎng)卡的多個虛擬interface（接口） 
[root@docker01 ~]# ip link show ens33   # 確定查看的信息包含以下標(biāo)紅的字樣
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,'PROMISC',UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
  link/ether 00:0c:29:9f:33:9f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[root@docker01 ~]# modinfo 8021q
 #查看是否加載8021q模塊，如果有信息返回，則表示該模塊已經(jīng)加載

modinfo 8021q命令返回的信息如下

[root@docker01 ~]# modprobe 8021q   #若沒有加載8021q模塊，則執(zhí)行此命令
[root@docker01 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33 
           ...................
BOOTPROTO=manual       # 將此配置項改為“manual”，也是手動的意思
[root@docker01 network-scripts]# cp -p ifcfg-ens33 ifcfg-ens33.10       # 復(fù)制一份網(wǎng)卡配置文件，-p保留原本文件的屬性
[root@docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.10 
BOOTPROTO=none 
NAME=ens33.10        #注意更改名稱
DEVICE=ens33.10   #注意更改名稱
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.11       # 給虛擬網(wǎng)卡設(shè)置一個IP
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.10.2
VLAN=yes
[root@docker01 network-scripts]# cp ifcfg-ens33.10 ifcfg-ens33.20 
[root@docker01 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.20 
BOOTPROTO=none
NAME=ens33.20
DEVICE=ens33.20
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.20.10        # 注意，此處的IP與ens33.10并不在同一網(wǎng)段
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.20.2
VLAN=yes
[root@docker01 network-scripts]# ifdown ens33;ifup ens33     #重啟網(wǎng)卡，使更改生效
[root@docker01 network-scripts]# ifup ens33.10   # 啟動該網(wǎng)卡
[root@docker01 network-scripts]# ifup ens33.20   # 啟動
[root@docker01 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.10.16.0/24 --gateway 172.10.16.1 -o parent=ens33.10 mac_net10
#創(chuàng)建一個macvlan網(wǎng)絡(luò)，給其定義一個網(wǎng)段、網(wǎng)關(guān)及綁定到ens33.10
[root@docker01 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.20.16.0/24 --gateway 172.20.16.1 -o parent=ens33.20 mac_net20
#創(chuàng)建一個macvlan網(wǎng)絡(luò)，給其定義一個網(wǎng)段、網(wǎng)關(guān)及綁定到ens33.20
#接下來分別基于剛剛創(chuàng)建的macvlan網(wǎng)絡(luò)運行一個容器

2、第二臺docker服務(wù)器配置如下（基本與第一臺操作類似，要注意IP不要沖突）

[root@docker02 ~]# ip link set ens33 promisc on    # 開啟混雜模式
[root@docker02 ~]# ip link show ens33 
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,'PROMISC',UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
  link/ether 00:0c:29:b5:bc:ed brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
[root@docker02 ~]# modinfo 8021q
返回信息可參考圖一

[root@docker02 ~]# modprobe 8021q   #若沒有加載8021q模塊，則執(zhí)行此命令
[root@docker02 ~]# cd /etc/sysconfig/network-scripts/
[root@docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33 
      ...............#省略部分內(nèi)容
BOOTPROTO=manual    
[root@docker02 network-scripts]# scp root@192.168.171.151:/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33.* .         # 要注意后面的“.”
ifcfg-ens33.10                            100% 128  83.4KB/s  00:00  
ifcfg-ens33.20                            100% 124  75.0KB/s  00:00 
[root@docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.10 
BOOTPROTO=none
NAME=ens33.10
DEVICE=ens33.10
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.11      # 更改IP，以防和第一臺沖突
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.10.2
VLAN=yes
[root@docker02 network-scripts]# vim ifcfg-ens33.20 

BOOTPROTO=none
NAME=ens33.20
DEVICE=ens33.20
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.20.11
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.20.2
VLAN=yes
[root@docker02 network-scripts]# ifdown ens33;ifup ens33     # 重啟網(wǎng)卡 ，使配置生效
[root@docker02 network-scripts]# ifup ens33.10   # 啟動網(wǎng)卡
[root@docker02 network-scripts]# ifup ens33.20
#接下來創(chuàng)建macvlan網(wǎng)絡(luò)，與第一臺docker服務(wù)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)一樣
[root@docker02 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.10.16.0/24 --gateway 172.10.16.1 -o parent=ens33.10 mac_net10
[root@docker02 ~]# docker network create -d macvlan --subnet 172.20.16.0/24 --gateway 172.20.16.1 -o parent=ens33.20 mac_net20 
[root@docker02 ~]# docker run -itd --name test3 --network mac_net10 --ip 172.10.16.11 busybox
[root@docker02 ~]# docker run -itd --name test4 --network mac_net20 --ip 172.20.16.21 busybox

配置至此，即可進(jìn)行ping測試了，如果配置無誤，則test3應(yīng)該和test1互通（因為其都是基于mac_net10網(wǎng)絡(luò)）；test4應(yīng)該和test2互通（同理）。

但test3和test1不能和test4和test2互通（因為其不是基于同一個虛擬局域網(wǎng)）。

容器test3 ping 容器test1測試（注意：若是使用vmware虛擬機進(jìn)行測試，由于vmware的特性，需將其網(wǎng)絡(luò)適配器改為“橋接模式”，而不是NAT模式等。否則無法通信）