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前文演示docker容器内部数据共享与持久化，本文继续讨论docker网络以及容器之间的通信。

通过前面几篇文章的学习，大家对docker已经有了初步的认识，已经能够对单个容器进行管理操作。但在实际工作中，往往需要多个服务容器之间共同协作，这就要求多个容器之间能够相互访问到对方的服务。比如我们部署个人博客网站，往往将数据库服务和web服务放在不同的容器中，web服务需要访问数据库，因此就要求web容器能否访问数据库容器。如何实现这个功能，正是本文将要探讨的。

本文先简要描述docker网络相关基础知识，然后再基于bridge网络模式，演示如何将容器端口映射到宿主机供外部访问、如何通过互联机制实现容器之间相互通信。

一、docker网络初探

正如前文“Docker基础修炼3--Docker容器介绍及常用命令”中演示，通过httpd镜像run一个容器的同时指定端口映射，就可以通过宿主机ip和端口访问到web容器。这是怎么实现的呢，底层原理是什么？要理解这个现象就要理解docker相关的网络知识。

1.1 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(名称为docker0)，每当启动一个容器时会根据docker网桥的网段分配一个IP地址给容器(称为容器IP)，同时把docker网桥作为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IP直接通信。

为了更好的理解上边这句话，来看如下案例

1.1.1 案例1：查看docker容器网桥信息

我们可以通过ifconfig命令查看docker0容器网桥信息

[root@docker ~]# ifconfigdocker0: flags=4099  mtu 1500        inet 172.17.0.1  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255        ether 02:42:ca:9b:e4:a9  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​eno16777736: flags=4163  mtu 1500        inet 192.168.78.101  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.78.255        inet6 fe80::20c:29ff:fea8:5807  prefixlen 64  scopeid 0x20        ether 00:0c:29:a8:58:07  txqueuelen 1000  (Ethernet)        RX packets 155  bytes 16984 (16.5 KiB)        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0        TX packets 180  bytes 22972 (22.4 KiB)        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0...省略部分内容

可以看到docker0即为容器网桥，是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备。另外一个eno16777736(每台电脑可能名称不一样)则为网卡信息，可以通过它配置宿主机的IP信息。

1.1.2 案例2：新建两个容器观察容器IP以及互通性

通过案例1可以看到docker0的ip为：172.17.0.1。本例以官方提供的centos镜像为例，创建容器mycentos1、mycentos2，观察这两个容器IP与docker0的IP之间的关系

先创建mycentos1

[root@docker ~]# docker run -it --name mycentos1 centos[root@6db829977fc4 /]# ifconfigbash: ifconfig: command not found[root@6db829977fc4 /]# yum install net-tools...省略部分内容，中途需要按两次y进行确认[root@6db829977fc4 /]# ifconfigeth0: flags=4163  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 2562  bytes 12723956 (12.1 MiB)        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0        TX packets 2168  bytes 121391 (118.5 KiB)        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0...省略部分内容[root@6db829977fc4 /]# netstat -rnKernel IP routing tableDestination     Gateway         Genmask         Flags   MSS Window  irtt Iface0.0.0.0         172.17.0.1      0.0.0.0         UG        0 0          0 eth0172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U         0 0          0 eth0[root@6db829977fc4 /]# 

基于官方镜像centos创建容器mycentos1后，进入容器发现ifconfig命令提示不存在，原因是此官方进行默认没有安装网络工具包，因此通过yum install net-tools命令安装网络工具，安装完成后再次通过ifconfig命令即可看到该容器的ip为：172.17.0.2 ，然后再通过netstat -rn查看该容器的网关为：172.17.0.1。

这就证实了前面说的：每当启动一个容器时会根据docker网桥的网段分配一个IP地址给容器，同时把docker网桥作为每个容器的默认网关。

接下来继续创建容器mycentos2，验证两容器之间IP的连通性。

克隆一个连接会话，然后按如下步骤执行

[root@docker ~]# docker run -it --name mycentos2 centos[root@400c375d202d /]# yum install net-tools...与上面相同，因此省略输出过程[root@400c375d202d /]# ifconfigeth0: flags=4163  mtu 1500        inet 172.17.0.3  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255        ether 02:42:ac:11:00:03  txqueuelen 0  (Ethernet)        RX packets 1957  bytes 12693925 (12.1 MiB)        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0        TX packets 1584  bytes 89868 (87.7 KiB)        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0...省略部分输出[root@400c375d202d /]# netstat -rnKernel IP routing tableDestination     Gateway         Genmask         Flags   MSS Window  irtt Iface0.0.0.0         172.17.0.1      0.0.0.0         UG        0 0          0 eth0172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U         0 0          0 eth0[root@400c375d202d /]# 

同理可以看到mycentos2容器的ip地址为：172.17.0.3，网关为：172.17.0.1

在mycentos2中通过ip去pingmycentos1的ip，观察连通性

[root@400c375d202d /]# ping -c 1 172.17.0.3 PING 172.17.0.3 (172.17.0.3) 56(84) bytes of data.64 bytes from 172.17.0.3: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.069 ms​--- 172.17.0.3 ping statistics ---1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0msrtt min/avg/max/mdev = 0.069/0.069/0.069/0.000 ms[root@400c375d202d /]# exitexit[root@docker ~]# 

可以看到在mycentos2中可以直接通过ping通mycentos1的ip，反过来亦然。这充分证明了：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IP直接通信。

1.2 常见网络模式

1.2.1 docker网络相关命令

先简单介绍下几个docker网络相关的命令

docker network ls：查看网络

docker network create：创建网络

docker network inspect：查看网络细节

docker port：查看宿主机与容器间的端口映射

1.2.2 docker网络模式

我们先来看看docker安装后默认的网络

[root@docker ~]# docker network lsNETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPEd0f8ab5a4b42        bridge              bridge              local28991c6c5348        host                host                local969fd1293425        none                null                local[root@docker ~]# 

通过docker network ls命令查看宿主机网络情况，可以看到安装docker后，自动安装了三个网络，启动类型分别为：bridge、host、null。

实际上docker有如下几种类型的网络驱动：bridge、none、container、host、overlay等

模式配置说明bridge-net=bridge默认使用该模式none–net=none容器有独立的Network namespace，但并没有对其进行任何网络设置，如分配veth pair 和网桥连接，配置IP等。container-net=container:NAME_or_ID容器和另外一个容器共享Network namespace。 kubernetes中的pod就是多个容器共享一个Network namespace。host–net=host容器和宿主机共享Network namespace。overlay–net=overlay多主机之间通信

(1)bridge模式

bridge模式是docker的默认网络模式，不写--net参数，就是bridge模式。

bridge模式示意图如下：

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，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。可以通过brctl show命令查看。

当使用命令docker run -p创建容器时，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命令查看。

(2)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。需要我们自己为Docker容器添加网卡、配置IP等。

none模式示意图如下：

这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。none模式可以在容器创建时通过--network=none来指定。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。

(3)container模式

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。

container模式示意图如下：

(4)host模式

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。但是，容器的其他方面，如文件系统、进程列表等还是和宿主机隔离的。

host模式如下图所示：

使用host模式的容器可以直接使用宿主机的IP地址与外界通信，容器内部的服务端口也可以使用宿主机的端口，不需要进行NAT，host最大的优势就是网络性能比较好，但是docker host上已经使用的端口就不能再用了，网络的隔离性不好。

(5)overlay模式

overlay网络用于连接不同机器上的docker容器，允许不同机器上的容器相互通信，同时支持对消息进行加密，当我们初始化一个swarm或是加入到一个swarm中时，在docker主机上会出现两种网络：

a、称为ingress的overlay网络，用于传递集群服务的控制或是数据消息，若在创建swarm服务时没有指定连接用户自定义的overlay网络，将会加入到默认的ingress网络

b、名为docker_gwbridge桥接网络会连接swarm中所有独立的docker系统进程

关于overlay网络的更多细节将在后续讲解，此处提到的swarm是一个新的概念，docker swarm是官方提供的集群管理工具，它将若干台docker主机抽象为一个整体以便于统一进行管理。

总结：

在一台主机上的多个独立的容器，用bridge模式

需要将容器的网络环境和主机的网络环境绑定时，用host模式

需要多个主机上的多个容器相互通信，用overlay网络

二、docker端口映射

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通过直接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。

正如前面所述，容器有自己的内部网络和 ip 地址，使用docker inspec可以详细查看。

前文已经通过ngnix进行了演示，本例再以training/webapp镜像为例进行演示-p和-P的用法。

training/webapp镜像是一个运行python的环境，里边包含了简单的基于python的web程序，运行后即可访问，类似于前文的ngnix演示效果，内部运行端口为5000。如果你没有python基础，完全不用关心镜像内部的细节，本文重点是演示容器端口映射的几种方法。

首先下载镜像

[root@docker ~]# docker pull training/webappUsing default tag: latestlatest: Pulling from training/webapp...输出内容省略

2.1 使用P参数随机映射端口

当容器中运行一些网络应用， 要让外部访问这些应用时， 可以通过-P或-p参数来指 定端口映射。 当使用P(大写的)标记时， Docker 会随机映射一个 49000~49900 的端口到内部容器开放的网络端口。

[root@docker ~]# docker run -d -P training/webapp python app.py3f6e17415056c27d3186dad236371be9be9bbdd121babfbf3aed6c8b2c86d01f[root@docker ~]# docker psCONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                     NAMES3f6e17415056        training/webapp     "python app.py"     14 seconds ago      Up 12 seconds       0.0.0.0:32768->5000/tcp   nifty_wing[root@docker ~]# 

可以看到随机映射到宿主机的端口为32786，因此外部可以通过宿主机ip:32786的形式进行访问。

另外需要注意，如果没有通过--name显式指定容器名称，则会自动随机生成一个容器名，如此处的容器名nifty_wing。

此处的IP地址为我演示是宿主机的ip地址，因此需要改为自己对应的ip即可。

此外，我们还可以通过docker logs命令查看python应用的输出信息，其中3f6e17415056为容器的ID，也可以通过容器名称访问。

[root@docker ~]# docker logs -f 3f6e17415056 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)192.168.78.1 - - [07/Apr/2020 23:38:03] "GET / HTTP/1.1" 200 -192.168.78.1 - - [07/Apr/2020 23:38:03] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -​

当使用p(小写)参数时，则可以指定要映射的端口，并且在一个指定端口上只可以绑定一个容器。支持格式为：IP:HostPort:ContainerPort 或 IP:: ContainerPort 或 HostPort：ContainerPort，也就是说除了容器端口必须指定外，宿主机IP、宿主机端口可以不同时指定。

2.2 映射所有接口地址

使用HostPort:ContainerPort格式将本地的5000端口映射到容器的5000端口， 可以执行如下命令：

[root@docker ~]# docker run -d -p 5000:5000 --name test2 training/webapp python app.py511a5a103216391f5075a3e8c3b841bb104806dbd177fce7db1318a887df9f46[root@docker ~]# docker psCONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS                    NAMES511a5a103216        training/webapp     "python app.py"     2 minutes ago       Up 2 minutes        0.0.0.0:5000->5000/tcp   test2[root@docker ~]# 

此时在通过宿主机ip:5000的形式在浏览器再次访问，将看到2.1中同样的效果，这样就把容器内的5000端口映射到了宿主机的5000端口上。

可以通过docker port命令查看端口映射

[root@docker ~]# docker port test2 50000.0.0.0:5000[root@docker ~]# 

可以看到容器内5000端口映射到了宿主机的0.0.0.0:5000。其中0.0.0.0表示任意地址。

由于此处未指定宿主机ip地址，因此当有多块网卡或多IP的时候，都可以通过这种形式访问到。

2.3 映射到指定地址的指定端口

可以使用IP:HostPart:ContainerPort格式指定映射使用一个特定地址，比如 localhost地址127.0.0.1:

[root@docker ~]# docker run -d -p 127.0.0.1:5001:5000 --name test3 training/webapp python app.py4b689b1be9faed3d8b50beac57ce4b5a95899ef38c6ed7bdbcde11a7d2dddebd[root@docker ~]# docker port test3 5000127.0.0.1:5001[root@docker ~]# 

此时由于指定的宿主机固定地址为127.0.0.1，物理主机上将无法直接通过这个地址或宿主机IP访问

此外，还可以采用IP::ContainerPort的形式，不指定宿主机端口，本地主机会自动分配一个端口。这种方式就不演示了。

三、容器互联互通

本文只讨论bridge网络模式下容器之间的相互通信，以后将要讲解的swarm模式下，也是可以通过服务名称进行相互通信的。

容器的互联(linking)是一种让多个容器中的应用进行快速交互的方式。它会在源和接收容器之间创建连接关系，接收容器可以通过容器名快速访问到源容器，而不用指定具体的IP地址。

查看容器名称除了可以用docker ps进行查看外，还可以用docker inspect命令。前面文章中学习过docker inspect命令，它是用于查看容器内部详细信息的，我们可以通过-f参数来照看指定内容。

[root@docker ~]# docker inspect -f "{{.Name}}" test2      /test2

另外，在执行docker run的时候如果添加--rm标记，则容器在终止后会立刻删除。- -rm 和-d参数不能同时使用。

截至目前为止，我们创建的容器都是采用默认的bridge驱动类型的名称为bridge的网络，因为如果在创建容器时没有显示通过--net指定网络，则默认采用bridge网络。

这里有个大坑，都是dridge驱动类型的网络，默认的bridge和自定义的bridge两者有些区别，3.1和3.2就是用来演示他们的不同

3.1 bridge默认网络下容器间互通

默认的bridge网络下，使用--link参数可以让容器之间安全地进行交互。

在操作之前，我们采用如下命令删除之前创建的所有容器

[root@docker ~]# docker rm -f $(docker ps -aq)

本例我们通过training/postgres和training/webapp这2个镜像进行演示。其中postgres为数据库，webapp镜像为基于python的web。

先下载对应的镜像

[root@docker ~]# docker pull training/postgres

3.1.1 创建db容器

[root@docker ~]# docker run -d --name db training/postgres370dd884b187bfc4f91af955270d1695f737d20883fbb9e11601afbc1a98274a[root@docker ~]#

3.1.2 创建web容器

[root@docker ~]# docker run -d -P --name web --link db:db training/webapp python app.py429c3b111d76948812be1a495ff5eebf4fe8340c540c7633a0fe2e212c35cc74[root@docker ~]# 

此时，db容器和web容器建立互联关系。 --link参数的格式为--link name: alias, 其中name是要链接的容器的名称 ， alias是别名。

3.1.3 连通性测试

通过docker ps命令查看，相互进入容器ping对方容器名称

[root@docker ~]# docker psCONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED              STATUS              PORTS                     NAMES429c3b111d76        training/webapp     "python app.py"          22 seconds ago       Up 20 seconds       0.0.0.0:32769->5000/tcp   web370dd884b187        training/postgres   "su postgres -c '/us…"   About a minute ago   Up About a minute   5432/tcp                  db[root@docker ~]# docker exec -it web /bin/bash         root@429c3b111d76:/opt/webapp# ping -c 1 dbPING db (172.17.0.2) 56(84) bytes of data.64 bytes from db (172.17.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.183 ms--- db ping statistics ---1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0msrtt min/avg/max/mdev = 0.183/0.183/0.183/0.000 msroot@429c3b111d76:/opt/webapp# exitexit[root@docker ~]# docker exec -it db /bin/bashroot@370dd884b187:/# ping webping: unknown host webroot@370dd884b187:/# exitexit[root@docker ~]# 

可以看到在web容器内可以ping通db，但是db内却ping不通web，因此说明--link是单向的。

这相当于在两个互联的容器之间创建了一个虚机通道， 而且不用映射它们的端口到宿主主机上。 在启动 db 容器的时候并没有使用 -p 和 -P 标记， 从而避免了暴露数据库服务 端口到外部网络上。

从这个单向性也可以看出，在目前这种默认的bridge网络下，如果在创建web容器时不通过--link指定连接，则在web内是无法连接到db的，可以自己动手验证一下。

3.1.4 link内部原理

docker通过两种方式为容器公开连接信息：环境变量和/etc/hosts文件。

当我们创建容器时，指定--link，实际上docker内部会自动做一些事情，才使得容器之间能够互联。

进入web容器观察环境变量

[root@docker ~]# docker exec -it web /bin/bash root@1424259bc79d:/opt/webapp# envHOSTNAME=1424259bc79dDB_NAME=/web/dbTERM=xtermDB_PORT_5432_TCP_ADDR=172.17.0.2DB_PORT=tcp://172.17.0.2:5432DB_PORT_5432_TCP=tcp://172.17.0.2:5432...省略部分内容

其中 DB—开头的环境变量是供 web 容器连接 db 容器使用， 前缀采用大写的连接别名。

除了环境变量， Docker 还添加 host信息到父容器的 /etc/hosts 的文件。 下面是父容器web的 hosts 文件

root@1424259bc79d:/opt/webapp# cat /etc/hosts...省略部分无关内容172.17.0.2      db d31f1617c99f172.17.0.3      1424259bc79droot@1424259bc79d:/opt/webapp# exitexit[root@docker ~]# 

这里有 2 个 hosts 信息， 第一个是 web 容器， web 容器用自己的 id 作为默认主机名， 第二个是 db 容器的 IP 和主机名。

这个过程都是自动的，无需人工干预。这样就实现了容器间的互联。

3.2 bridge自定义网络下容器间互通

上一节演示了创建容器是不指定网络，采用默认的bridge的网络，需要指定--link才能实现容器间通信。而如果是自定义的bridge网络，则无需指定直接就可以通信。

避免干扰，先删除所有容器

[root@docker ~]# docker rm -f $(docker ps -qa)1424259bc79dd31f1617c99f[root@docker ~]# 

3.2.1 创建自定义bridge网络

[root@docker ~]# docker network lsNETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPEda812afe6179        bridge              bridge              local28991c6c5348        host                host                local969fd1293425        none                null                local[root@docker ~]# docker network create -d bridge --attachable mybridge12d1d3bc9619d8e5f00785a2ac29eb4a5a1cef06610015e1689eddef79ae47b1[root@docker ~]# docker network lsNETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPEda812afe6179        bridge              bridge              local28991c6c5348        host                host                local12d1d3bc9619        mybridge            bridge              local969fd1293425        none                null                local[root@docker ~]# 

创建网络采用docker network create 命令，-d参数指定网络驱动类型，--attacheable指定网络是否可以附加。

3.2.2 创建容器是指定自定义网络

[root@docker ~]# docker run -d --name db --network mybridge training/postgres   9b0fad4485c4fdb08346b1154da4932c4dbf40b20f2af049733bc31edc261638[root@docker ~]# docker run -d -P --name web --network mybridge training/webapp python app.py2aa7fcd3400eafb833aa2473eed4d7ecce532e4f571af380fa3df3c459ad73fc[root@docker ~]# docker psCONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS                     NAMES2aa7fcd3400e        training/webapp     "python app.py"          10 seconds ago      Up 8 seconds        0.0.0.0:32772->5000/tcp   web9b0fad4485c4        training/postgres   "su postgres -c '/us…"   44 seconds ago      Up 42 seconds       5432/tcp                  db

3.2.3 测试容器连通性

[root@docker ~]# docker exec -it db /bin/bashroot@9b0fad4485c4:/# ping -c 1 webPING web (172.18.0.3) 56(84) bytes of data.64 bytes from web.mybridge (172.18.0.3): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.101 ms--- web ping statistics ---1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0msrtt min/avg/max/mdev = 0.101/0.101/0.101/0.000 msroot@9b0fad4485c4:/# exitexit[root@docker ~]# docker exec -it web /bin/bashroot@2aa7fcd3400e:/opt/webapp# ping -c 1 dbPING db (172.18.0.2) 56(84) bytes of data.64 bytes from db.mybridge (172.18.0.2): icmp_seq=1 ttl=64 time=0.094 ms--- db ping statistics ---1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0msrtt min/avg/max/mdev = 0.094/0.094/0.094/0.000 msroot@2aa7fcd3400e:/opt/webapp# exitexit[root@docker ~]# 

可以看到不用--link也可以正常访问，并且是相互能通的。说明自定义bridge网络，无须指定--link参数(如果你指定了也不会报错)直接就可以访问了。

3.3 bridge自定义网络和默认网络区别

上边两个案例演示了基于bridge网络驱动的默认网络和自定义网络之间的区别，在此做一个总结。

按照一般的思维，docker默认提供的bridge网络与用户自定义的bridge网络之间，在功能上应该没有什么区别，但实际情况与此相反，两者之间存在着一些不同，假设有两个容器连接在同一个bridge网络之上，在网络是默认的与用户自定义的情况下的一些不同点：

本文详细演示了docker网络中bridge网络驱动模式下默认网络和自定义网络的区别，关于overlay网络模式将在以后进行介绍。