docker网络驱动

Docker 网络驱动是 Docker 容器网络通信的核心机制，负责管理容器之间的连接、隔离和跨主机通信。

Docker 网络驱动的作用

    1. 网络隔离
      通过网络命名空间（Network Namespace）为每个容器提供独立的网络环境，确保容器之间的网络资源互不干扰。
    2. 容器通信
      允许容器之间直接通信，或通过网桥、路由等方式实现跨网络的连接。
    3. 外部网络访问
      通过 NAT（网络地址转换）或端口映射，使容器内的服务可以被外部网络访问。
    4. 跨主机通信
      使用 Overlay 或 Macvlan 等驱动，支持多个 Docker 主机之间的容器网络互通。
    5. 安全性
      通过 IPtables 规则和网络策略（如防火墙）限制容器的网络访问权限。

    Docker 网络驱动的分类

    docker0 虚拟网桥

    Docker 的 docker0 虚拟网桥是 Docker 网络架构的核心组件，它在宿主机上创建一个虚拟交换机（桥接设备），负责管理容器之间的网络通信以及容器与外部网络的交互。

    docker0 的作用

    • 容器间通信：docker0 作为虚拟网桥，将所有使用 Bridge 模式的容器连接到同一个私有网络中，容器之间可以通过 IP 地址直接通信。
    • 容器与宿主机通信：容器通过 docker0 与宿主机的网络栈（如 eth0）进行数据交换。
    • 外部网络访问：通过 NAT（网络地址转换）实现容器对外部网络的访问，外部网络也可以通过端口映射访问容器服务。
    • IP 分配：docker0 管理容器的 IP 地址分配，通常使用私有网段（如 172.17.0.0/16）。

    docker0 的工作原理

    网络命名空间

    • 每个容器拥有独立的网络命名空间，隔离其网络资源（如 IP 地址、端口）。

    • 宿主机的默认网络命名空间包含 docker0 网桥和物理网络接口（如 eth0）。

    veth pair 接口

    • 当容器启动时，Docker 会创建一对虚拟以太网接口（veth pair）：

      • 一端在容器内部（通常命名为 eth0），用于容器的网络通信。

      • 另一端在宿主机上，绑定到 docker0 网桥（如 vethXXX）。

    • 数据包通过 veth pair 在容器和 docker0 之间双向传输。

    网桥（docker0）

    • docker0 是 Linux 的虚拟桥接设备，类似于物理交换机，负责转发连接到它的接口之间的数据包。

    • 所有容器的 veth pair 接口都连接到 docker0，实现容器间的二层网络通信。

    NAT 与端口映射

    • 出站流量（容器 → 外部网络）：

      • 容器的数据包通过 docker0 发送到宿主机的物理接口（如 eth0）。

      • 使用 SNAT（源地址转换）将容器的私有 IP 替换为宿主机的公网 IP。

    • 入站流量（外部网络 → 容器）：

      • 外部请求通过 DNAT（目的地址转换）将宿主机的端口映射到容器的私有 IP 和端口。

      • 需要通过 -p 参数（如 docker run -p 8080:80）显式配置端口映射。

    docker0 的典型配置

    默认子网
    • docker0 默认分配一个私有子网（如 172.17.0.0/16），网关为 172.17.0.1。
    • 可通过以下命令查看 docker0 的 IP 和子网：
    ip addr show docker0
# 输出示例：
# 4: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP> mtu 1500
#     inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
    查看容器的网络配置

    使用 docker inspect <容器名> 查看容器的 IP 和网关：

    docker inspect my_container
# 关键字段：
# "Networks": {
#   "bridge": {
#     "Gateway": "172.17.0.1",
#     "IPAddress": "172.17.0.2"
#   }
# }

    docker0 的网络通信流程

    容器间通信
    1. 容器 A 发送数据包到容器 B 的 IP 地址。
    2. 数据包通过容器 A 的 eth0 → veth pair → docker0 网桥。
    3. docker0 根据 MAC 地址表将数据包转发到容器 B 的 veth pair → eth0。
    容器访问外部网络
    1. 容器发送数据包到外部 IP（如 8.8.8.8）。
    2. 数据包通过 docker0 → 宿主机的物理接口（如 eth0）。
    3. 宿主机的 IPtables 规则执行 SNAT，将源 IP 替换为宿主机的公网 IP。
    外部访问容器
    1. 外部请求发送到宿主机的 IP 和映射端口（如 192.168.1.100:8080）。
    2. 宿主机的 IPtables 规则执行 DNAT，将目标 IP 和端口转换为容器的私有 IP 和端口（如 172.17.0.2:80）。
    3. 数据包通过 docker0 → 容器的 eth0。

    1. Bridge（桥接模式）

    • 默认驱动：Docker 安装后默认创建 docker0 虚拟网桥。
    • 工作原理：
      • 每个容器启动时会分配一个虚拟网卡（veth pair），一端在容器内（如 eth0），另一端连接到 docker0 网桥。
      • 容器通过 docker0 网桥与其他容器通信，并通过 NAT 访问外部网络。
    • 特点：
      • 容器间通信：支持。
      • 外部访问：需要通过端口映射（-p 参数）。
      • 跨主机通信：不支持（需 Overlay 驱动）。
    • 适用场景：
      • 单主机容器通信（如 Web 应用与数据库容器在同一宿主机）。
      • 开发和测试环境。

    2. Host（主机模式）

    • 无网络隔离：容器直接使用宿主机的网络栈。
    • 工作原理：
      • 容器共享宿主机的网络命名空间，使用宿主机的 IP 和端口。
    • 特点：
      • 网络性能高（无额外网络开销）。
      • 容器无法与其他容器隔离。
    • 适用场景：
      • 需要高性能网络的应用（如网络性能测试工具 iperf）。
      • 容器需要直接绑定宿主机端口（如高吞吐量的服务）。

    3. Overlay（覆盖网络）

    • 跨主机通信：基于 VXLAN 技术构建虚拟网络层。
    • 工作原理：
      • 在多个 Docker 主机之间创建逻辑网络，容器通过 Overlay 网络互通。
      • 依赖分布式键值存储（如 Consul、Etcd）同步网络信息。
    • 特点：
      • 支持跨主机容器通信。
      • 需要 Docker Swarm 或 Kubernetes 等集群管理工具。
    • 适用场景：
      • Docker Swarm 或 Kubernetes 集群中的容器通信。
      • 分布式应用部署（如微服务架构）。

    4. Macvlan（MAC 地址虚拟化）

    • 直接接入物理网络：容器拥有独立的 MAC 地址，像物理设备一样连接到网络。
    • 工作原理：
      • 容器通过宿主机的物理网卡直接接入网络，无需 NAT。
      • 容器可以响应 ARP 请求，直接与外部网络通信。
    • 特点：
      • 容器 IP 与宿主机在同一子网。
      • 需要物理网络支持（如交换机配置 VLAN）。
    • 适用场景：
      • 传统网络环境集成（如企业内网）。
      • 容器需要直接暴露到外部网络（如网络监控工具）。

    5. None（无网络模式）

    • 完全隔离：容器仅有环回接口（lo），无任何网络访问能力。
    • 适用场景：
      • 本地数据处理任务（如离线文件格式转换）。
      • 安全敏感场景（如无网络需求的容器）。

    Docker 网络驱动的工作原理

    Docker 网络驱动的实现依赖于 Linux 的以下技术：

    1. 网络命名空间（Network Namespace）
      每个容器拥有独立的网络命名空间，隔离网络资源（如 IP 地址、端口）。
    2. 虚拟网卡对（veth pair）
      容器与网桥之间的通信通过虚拟网卡对实现，一端在容器内，另一端连接到网桥。
    3. 网桥（Bridge）
      docker0 是默认的虚拟网桥，负责容器间的数据转发。
    4. IPtables/NAT
      通过 NAT 实现容器对外部网络的访问，并通过 IPtables 规则控制流量。
    5. VLAN 和路由
      Macvlan 和 Overlay 驱动利用 VLAN 和路由技术实现跨主机通信。

    docker   network

     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

    (llm) wangqiang@wangqiang:~$ docker network ls
NETWORK ID     NAME                        DRIVER    SCOPE
954bd6f21159   bridge                      bridge    local
fbc7275a87d6   docker_default              bridge    local
7da665420a59   docker_ssrf_proxy_network   bridge    local
345e33573153   host                        host      local
264371720abf   none                        null      local
b83ceea04ce6   ollama_default              bridge    local
5e6e0e9241f6   wordpress_default           bridge    localNETWORK ID：网络的唯一标识符（UUID）NAME：
网络的名称。
默认网络（如 bridge、host、none）由 Docker 自动创建。
自定义网络（如 docker_default、ollama_default）通常由用户或工具（如 Docker Compose）创建。DRIVER：网络驱动类型，决定网络的工作方式。
常见驱动类型：
bridge（默认）：
单主机容器间的通信。容器通过虚拟网桥（如 docker0）连接，IP 地址由 Docker 自动分配。
示例：docker run --network bridge（默认）。
host：
容器共享宿主机的网络栈，直接使用宿主机的 IP 和端口。
示例：docker run --network host。
null：
容器无网络访问权限，仅保留本地回环接口（lo）。
示例：docker run --network none。
overlay（高级）：
用于跨多台 Docker 主机的容器通信（需 Docker Swarm 或 Kubernetes 支持）。
示例：docker network create --driver overlay my_overlay。
macvlan（高级）：
容器拥有独立的 MAC 地址，可直接连接物理网络。
示例：docker network create --driver macvlan --subnet=192.168.1.0/24 --gateway=192.168.1.1 -o parent=eth0 my_macvlan。SCOPE：网络的作用范围。
常见值：
local：仅限当前 Docker 主机（默认）。
global：跨多台 Docker 主机（如 overlay 网络）。

    # ========================
# 1. 查看所有网络
# ========================
docker network ls          # 列出所有Docker网络# ========================
# 2. 创建自定义网络
# ========================
# --driver: 网络驱动类型(bridge/overlay/macvlan)
# --subnet: 指定子网地址
# --gateway: 指定网关
# --ip-range: 指定IP分配范围
docker network create \--driver bridge \        # 使用桥接驱动(单主机默认)--subnet 192.168.100.0/24 \ # 子网范围--gateway 192.168.100.1 \   # 网关地址--ip-range 192.168.100.128/25 \ # IP分配范围my-app-network           # 网络名称# ========================
# 3. 容器网络连接管理
# ========================
# 启动容器时连接网络
docker run -d \--name web-server \      # 容器名称--network my-app-network \ # 加入指定网络-p 8080:80 \            # 端口映射(宿主机端口:容器端口)nginx:alpine# 将运行中容器连接到网络
# --ip: 指定静态IP地址
# --alias: 添加网络别名(额外DNS名称)
docker network connect \--ip 192.168.100.50 \   # 分配静态IP--alias web \            # 添加别名webmy-app-network \         # 目标网络existing-container       # 容器名称# 从网络断开容器
docker network disconnect my-app-network web-server# ========================
# 4. 网络诊断与检查
# ========================
docker network inspect my-app-network  # 查看网络详细信息
docker network inspect --format '{{json .IPAM}}' my-app-network  # 仅查看IP配置# 测试容器间通信(需在运行的容器内执行)
docker exec -it web-server ping db-server  # 通过容器名通信# ========================
# 5. 网络清理与管理
# ========================
docker network rm my-app-network       # 删除指定网络
docker network prune                   # 清理所有未使用网络
docker network prune --filter "until=24h"  # 清理24小时前未使用的网络# ========================
# 6. 多网络连接示例
# ========================
# 创建后端专用网络
docker network create backend-net# 同时连接两个网络
docker run -d \--name my-app \--network my-app-network \  # 主网络(前端访问)--network backend-net \     # 第二网络(数据库通信)--network-alias api \       # 在主网络中的别名my-custom-image# ========================
# 7. 特殊网络类型示例
# ========================
# 主机模式网络(直接使用宿主机网络栈)
docker run -d \--name host-mode-container \--network host \          # 使用host网络模式nginx# MACVLAN网络(直接分配物理网络IP)
docker network create \--driver macvlan \--subnet=192.168.1.0/24 \--gateway=192.168.1.1 \-o parent=eth0 \          # 指定物理接口macvlan-net# ========================
# 8. 容器服务发现
# ========================
# 在自定义网络中自动DNS解析
docker run -d --name database --network my-app-network redis# 在web-server容器中可直接访问:
# ping database
# curl http://database:6379# ========================
# 9. 网络驱动类型速查
# ========================
# bridge  : 单主机容器通信(NAT转发,默认类型)
# host    : 共享宿主机网络栈(高性能)
# overlay : 多主机集群通信(Swarm模式)
# macvlan : 直接分配物理网络IP
# none    : 无网络(只有lo接口)

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