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Docker網(wǎng)絡(luò)配置與自定義IP容器通信

更新時間：2024年03月06日 15:39:00 作者：????????云村小威

IP地址是Docker容器在網(wǎng)絡(luò)中的唯一標(biāo)識,每個Docker都會被分配一個 IP,用于網(wǎng)絡(luò)通信,本文主要介紹了Docker網(wǎng)絡(luò)配置與自定義IP容器通信,感興趣的可以了解一下

前言

當(dāng)項目大規(guī)模使用 Docker 時，容器通信的問題也就產(chǎn)生了。要解決容器通信問題，必須先了解很多關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的知識。Docker 作為目前最火的輕量級容器技術(shù)，有很多令人稱道的功能，如 Docker 的鏡像管理。然而，Docker 同樣有著很多不完善的地方，網(wǎng)絡(luò)方面就是 Docker 比較薄弱的部分。因此，我們有必要深入了解 Docker 的網(wǎng)絡(luò)知識，以滿足更高的網(wǎng)絡(luò)需求。

互聯(lián)網(wǎng)是由許多小型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，每個網(wǎng)絡(luò)上都有許多主機，這樣便構(gòu)成了一個有層次的結(jié)構(gòu)。 IP地址在設(shè)計時就考慮到地址分配的層次特點，將每個IP地址都分割成網(wǎng)絡(luò)號和主機號兩部分，以便于 IP地址的尋址操作。

1、子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼用于劃分網(wǎng)絡(luò)和主機部分。子網(wǎng)掩碼用來區(qū)分一個IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址部分，幫助進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分割和管理。

組成規(guī)則：

子網(wǎng)掩碼由32位組成，通常表示為4個8位的數(shù)字（例如255.255.255.0）。
在子網(wǎng)掩碼中，連續(xù)的“1”代表網(wǎng)絡(luò)部分，而連續(xù)的“0”則代表主機部分。
例如，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0表示前24位是網(wǎng)絡(luò)地址，最后8位是主機地址。

2、網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)通常指的是兩個網(wǎng)絡(luò)之間的接口設(shè)備，它可以在不同的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

作用：

網(wǎng)關(guān)可以將來自一個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個網(wǎng)絡(luò)。
它通常用于連接本地網(wǎng)絡(luò)（LAN）和大型網(wǎng)絡(luò)（如互聯(lián)網(wǎng)）。

當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備需要與另一個網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通信時，數(shù)據(jù)包首先發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。然后，網(wǎng)關(guān)判斷如何將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地。

3、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)的關(guān)系

子網(wǎng)掩碼用于確定網(wǎng)絡(luò)的范圍，而網(wǎng)關(guān)則用于在不同網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
在配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、電腦等）時，通常需要同時設(shè)置子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)地址，以確保設(shè)備能正確地與其他網(wǎng)絡(luò)通信。

計算機的IP地址是互聯(lián)網(wǎng)上每臺計算機或設(shè)備唯一的標(biāo)識符。在目前廣泛使用的兩個版本中，IPv4地址由32位組成，而IPv6地址由128位組成。下面將重點介紹IPv4地址，因為它更為常用。

IPv4地址：

組成：IPv4地址由32位二進(jìn)制數(shù)字組成，通常分為4個8位的部分，每部分稱為一個八位字節(jié)（或octet）。例如，一個IPv4地址在二進(jìn)制格式下可能看起來像這樣：11000000.10101000.00000001.00000001。

十進(jìn)制表示：為了便于閱讀，IPv4地址通常轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制格式，并用點分隔。例如，上面的二進(jìn)制地址可以轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制表示為：192.168.1.1。

地址分類：IPv4地址分為幾個類別：A、B、C、D和E類。

A類地址用于大型網(wǎng)絡(luò)，其第一個八位字節(jié)的范圍是0-127。
B類地址用于中型網(wǎng)絡(luò)，其第一個八位字節(jié)的范圍是128-191。
C類地址用于小型網(wǎng)絡(luò)，其第一個八位字節(jié)的范圍是192-223。
D類地址用于多播，E類地址保留用于實驗。

網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址：

在一個IP地址中，部分八位字節(jié)用來表示網(wǎng)絡(luò)地址，其余部分表示主機地址。子網(wǎng)掩碼用于區(qū)分這兩部分。例如，在子網(wǎng)掩碼255.255.255.0下，IP地址192.168.1.1的前三個八位字節(jié)表示網(wǎng)絡(luò)地址，最后一個八位字節(jié)表示主機地址。

特殊地址：

某些IP地址有特殊用途，例如127.0.0.1通常用作回環(huán)地址，用于指向本機。私有地址范圍（如192.168.x.x, 10.x.x.x, 172.16.x.x - 172.31.x.x）在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中使用，但不在互聯(lián)網(wǎng)上路由。

IPv6地址：

組成：IPv6地址由128位二進(jìn)制數(shù)字組成，通常分為8組，每組4個十六進(jìn)制數(shù)字。

表示方式：例如，一個IPv6地址可能看起來像這樣：2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。

IPv6地址能夠提供比IPv4更多的地址空間，應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)地址耗盡的問題。

一、docker網(wǎng)絡(luò)配置

當(dāng)你安裝了docker,它會自動創(chuàng)建3個網(wǎng)絡(luò)，可以使用 docker network ls 命令來查看

bridge --網(wǎng)橋
host --主機（本地）
none --無網(wǎng)絡(luò)
container --共享

當(dāng)你運行一個容器的時候，可以使用--network參數(shù)來指定你的容器連接到哪一個網(wǎng)絡(luò)。

查看容器網(wǎng)絡(luò)指令：

ip addr
ifconfig

1. bridge 虛擬網(wǎng)橋

為每一個容器分配、設(shè)置IP等，當(dāng)Docker進(jìn)程啟動時，會在主機上創(chuàng)建一個名為docker0的虛擬網(wǎng)橋，此主機上啟動的Docker容器會連接到這個虛擬網(wǎng)橋上（默認(rèn)模式）。

虛擬網(wǎng)橋的工作方式和物理交換機類似，這樣主機上的所有容器就通過交換機連在了一個二層網(wǎng)絡(luò)中：

從docker0子網(wǎng)中分配一個IP給容器使用，并設(shè)置docker0的IP地址為容器的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。在主機上創(chuàng)建一對虛擬網(wǎng)卡veth pair設(shè)備，Docker將veth pair設(shè)備的一端放在新創(chuàng)建的容器中，并命名為eth0（容器的網(wǎng)卡），另一端放在主機中，以vethxxx這樣類似的名字命名，并將這個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加入到docker0網(wǎng)橋中。

查看一個名為t1的容器（原tomcat）bridge網(wǎng)絡(luò)信息：

docker inspect t1

可以看到它網(wǎng)橋是172.17.0.2，它的網(wǎng)關(guān)是172.17.0.1，網(wǎng)絡(luò)模式是bridge。

示例：

運行一個鏡像未指定網(wǎng)絡(luò)模式（默認(rèn)bridge）

docker run -itd --name spring -p 8081:8080 spring:v1

注意：-p參數(shù)可以出現(xiàn)多次，綁定多個端口號，就意味著外部可以通過多個端口號訪問到8080

2. host 網(wǎng)絡(luò)模式

host 網(wǎng)絡(luò)模式需要在創(chuàng)建容器時通過參數(shù) --net host 或者 --network host 指定；
采用 host 網(wǎng)絡(luò)模式的 Docker Container，可以直接使用宿主機的 IP 地址與外界進(jìn)行通信，若宿主機的 eth0 是一個公有 IP，那么容器也擁有這個公有 IP。同時容器內(nèi)服務(wù)的端口也可以使用宿主機的端口，無需額外進(jìn)行 NAT 轉(zhuǎn)換；
host 網(wǎng)絡(luò)模式可以讓容器共享宿主機網(wǎng)絡(luò)棧，這樣的好處是外部主機與容器直接通信，但是容器的網(wǎng)絡(luò)缺少隔離性。

示例：

運行一個鏡像指定host網(wǎng)絡(luò)模式

docker run -itd --name spring2 --net=host spring:v1

這時只能通過主機端口8080才能訪問了

3. none 網(wǎng)絡(luò)模式

none 網(wǎng)絡(luò)模式是指禁用網(wǎng)絡(luò)功能，只有 lo 接口 local 的簡寫，代表 127.0.0.1，即 localhost 本地環(huán)回接口。在創(chuàng)建容器時通過參數(shù) --net none 或者 --network none 指定；
none 網(wǎng)絡(luò)模式即不為 Docker Container 創(chuàng)建任何的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，容器內(nèi)部就只能使用 loopback 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不會再有其他的網(wǎng)絡(luò)資源?？梢哉f none 模式為 Docke Container 做了極少的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定，但是俗話說得好“少即是多”，在沒有網(wǎng)絡(luò)配置的情況下，作為 Docker 開發(fā)者，才能在這基礎(chǔ)做其他無限多可能的網(wǎng)絡(luò)定制開發(fā)。這也恰巧體現(xiàn)了 Docker 設(shè)計理念的開放。

4. 自定義container網(wǎng)絡(luò)模式

Container 網(wǎng)絡(luò)模式是 Docker 中一種較為特別的網(wǎng)絡(luò)的模式。在創(chuàng)建容器時通過參數(shù) --net container:已運行的容器名稱|ID 或者 --network container:已運行的容器名稱|ID 指定；
處于這個模式下的 Docker 容器會共享一個網(wǎng)絡(luò)棧，這樣兩個容器之間可以使用 localhost 高效快速通信。

Container 網(wǎng)絡(luò)模式即新創(chuàng)建的容器不會創(chuàng)建自己的網(wǎng)卡，配置自己的 IP，而是和一個指定的容器共享 IP、端口范圍等。同樣兩個容器除了網(wǎng)絡(luò)方面相同之外，其他的如文件系統(tǒng)、進(jìn)程列表等還是隔離的。

二、自定義IP容器通信

1. 自定義IP

需要先創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)

docker network create --gateway 172.18.0.1 --subnet 172.18.0.0/16(端口) net(網(wǎng)絡(luò)名)

查看網(wǎng)絡(luò)信息：docker inspect net

2. 創(chuàng)建所需容器（mysql，tomcat）

I. 創(chuàng)建tomcat容器（指定IP與網(wǎng)絡(luò)）

docker run -it --name tm \
-p 8080:8080 \
-v /test:/usr/local/tomcat/webapps \ 
--net net \
--ip 172.18.0.2 \ 
tomcat:8.5.20

II. 創(chuàng)建mysql容器（指定IP與網(wǎng)絡(luò)）

創(chuàng)建存放mysel數(shù)據(jù)的文件夾

mkdir -p /mysql/{conf,data}

并創(chuàng)建my.cnf配置文件到conf目錄

my.cnf內(nèi)容：

[client]
default-character-set=utf8
 
[mysql]
default-character-set=utf8
 
[mysqld]
# Remove leading # and set to the amount of RAM for the most important data
# cache in MySQL. Start at 70% of total RAM for dedicated server, else 10%.
# innodb_buffer_pool_size = 128M
#
# Remove leading # to turn on a very important data integrity option: logging
# changes to the binary log between backups.
# log_bin
#
# Remove leading # to set options mainly useful for reporting servers.
# The server defaults are faster for transactions and fast SELECTs.
# Adjust sizes as needed, experiment to find the optimal values.
# join_buffer_size = 128M
# sort_buffer_size = 2M
# read_rnd_buffer_size = 2M
skip-host-cache
skip-name-resolve
datadir=/var/lib/mysql
socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
secure-file-priv=/var/lib/mysql-files
user=mysql

# Disabling symbolic-links is recommended to prevent assorted security risks
symbolic-links=0

log-error=/var/log/mysqld.log
pid-file=/var/run/mysqld/mysqld.pid

init_connect='SET collation_connection = utf8_unicode_ci'
init_connect='SET NAMES utf8'
character-set-server=utf8
collation-server=utf8_unicode_ci
skip-character-set-client-handshake
# default: sql_mode= STRICT_TRANS_TABLES,NO_ZERO_IN_DATE,NO_ZERO_DATE,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION
# modeified: 
sql_mode= STRICT_TRANS_TABLES,ERROR_FOR_DIVISION_BY_ZERO,NO_AUTO_CREATE_USER,NO_ENGINE_SUBSTITUTION
max_allowed_packet=10M
default-time_zone='+8:00'
default_authentication_plugin=mysql_native_password

1、創(chuàng)建mysql容器：

docker run \
--name m1 \
-v /mysql/conf/my.cnf:/etc/my.cnf \
-v /mysql/data:/var/lib/mysql \
--privileged=true \
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 \
--net net \
--ip 172.18.0.3 \
-d mysql/mysql-server:5.7

首先進(jìn)入mysql容器進(jìn)行登錄，添加用戶（遠(yuǎn)程連接）賦予權(quán)限，最后退出重啟容器。

2、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫

由于之前將mysql數(shù)據(jù)掛載到了var/lib/mysql，所以我們只需要把sql腳本放在宿主機目錄即可，而掛載的目錄也會生成一樣的文件

運行sql腳本全操作：

查看數(shù)據(jù)表：show tables （退回mysql后記得重啟哦）

3. 準(zhǔn)備項目資源

這是一個前后端分離項目，啟動項目需要修改配置信息

application.yml：

項目資源：

Dockerfile：

1、構(gòu)建鏡像

docker build -t spring:v1.0 .

根據(jù)鏡像創(chuàng)建啟動容器并指定IP地址

docker run -itd --name s1 --net net --ip 172.18.0.101 spring:v1.0
docker run -itd --name s2 --net net --ip 172.18.0.102 spring:v1.0
docker run -itd --name s3 --net net --ip 172.18.0.103 spring:v1.0

查看日志 docker log s1（已啟動成功）

4. 構(gòu)建Nginx實現(xiàn)負(fù)載均衡

首先創(chuàng)建nginx的配置文件目錄并將配置文件放入

mkdir -p  /soft/nginx/conf.d

靜態(tài)資源：

default.conf：這里的服務(wù)器的集群和我們的Tomcat容器IP一致

#服務(wù)器的集群
upstream tomcatList {  
    server 172.18.0.101:8080 weight=1; 
    server 172.18.0.102:8080 weight=1; 
    server 172.18.0.103:8080 weight=1; 
} 
    
server {
 
    listen  80;
    server_name  www.ycxw.com;
 
    location / {
        root   /etc/nginx/html/;
        index  index.html index.htm;
    }
 
    error_page   500 502 503 504  /50x.html;
    
    location = /50x.html {
        root   /usr/share/nginx/html;
    }
    
    location ~^/api/ {
        rewrite ^/api/(.*)$ /$1 break;
        proxy_pass  http://tomcatList;
        proxy_redirect default;
    }
 
}

構(gòu)建nginx容器

docker run -itd \
--name n1 \
-v /test/nginx/conf.d:/etc/nginx/conf.d \
-v /test/nginx/html:/etc/nginx/html \
-p 80:80 \
--net net \
--ip 172.18.0.105 \
nginx

啟動項目測試：