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Docker基礎學習（八）-Docker容器的跨主機連線

阿新 • • 發佈：2019-01-15

Docker網橋實現跨主機容器連線

docker網橋實現跨主機連線的網路拓撲圖如下：

在同一個docker主機中，docker容器通過虛擬網橋連線(docker0)，如果將連線容器的網橋docker0也橋接到宿主機提供的網絡卡上，將docker0分配的IP地址和宿主機的IP地址設定為同一個網段，就相當於將docker容器和宿主機連線到了一起，這樣就可以實現跨主機的docker容器通訊。

修改宿主機docker網橋配置（由於本機有網橋br0，所有直接將修改docker配置檔案，實現網橋修改）：

這裡使用docker啟動選項：

-b 指定使用宿主機的網橋名

--fixed-cidr 指定對docker容器分配的ip段

[[email protected] system]# vim docker.service 
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/dockerd -b=br0 --fixed-cidr=172.25.11.1/24 -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix:///var/run/docker.sock --iptables=true --icc=false
[[email protected] system]# systemctl daemon-reload 
[[email protected] system]# systemctl restart docker.service

測試：(啟動一個容器檢視IP)

[[email protected] system]# docker start dvt1
[[email protected] system]# docker attach dvt1 
[email protected]:/# ifconfig eth0
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:ac:19:0b:01  
          inet addr:172.25.11.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::42:acff:fe19:b01/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:8 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:648 (648.0 B)  TX bytes:648 (648.0 B)

這裡使用kvm新建了一個虛擬主機，ip為172.25.11.25，測試可以ping通，則證明跨主機連線成功

[email protected]:/# ping 172.25.11.25
PING 172.25.11.25 (172.25.11.25) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 172.25.11.25: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.213 ms
64 bytes from 172.25.11.25: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.186 ms

網橋配置跨主機容器連線的優點：

  • 配置簡單，不依賴第三方軟體

網橋配置跨主機容器連線的缺點：

  • 容器和主機在同一網段，劃分IP需要特別小心

  • 需要網段控制權，在生產環境中不容易實現

  • 不容易管理，相容性不佳

Open vSwitch實現跨主機容器連線

Open vSwitch是一個高質量、多層虛擬交換機。使用Apache2.0許可協議，旨在通過程式設計擴充套件，使龐大的網路自動化（配置、管理、維護），同時還支援標準的管理介面和協議。

網路拓撲如下：

GRE是通用路由協議封裝；隧道技術（Tunneling）是一種通過使用網際網路絡的基礎設施在網路之間傳遞資料的方式。使用隧道傳遞的資料（或負載）可以是不同協議的資料幀或包。隧道協議將其它協議的資料幀或包重新封裝然後通過隧道傳送。新的幀頭提供路由資訊，以便通過網際網路傳遞被封裝的負載資料。

具體步驟：

1.在虛擬機器中建立ovs網橋

2.新增gre連線

3.配置docker容器虛擬網橋

4.為虛擬網橋新增ovs介面

5.新增不同Docker容器網段路由

使用weave實現跨主機容器連線

Weave是由weaveworks公司開發的解決Docker跨主機網路的解決方案，它能夠建立一個虛擬網路，用於連線多臺主機上的Docker容器，這樣容器就像被接入了同一個網路交換機，那些使用網路的應用程式不必去配置埠對映和連結等資訊。

外部裝置能夠訪問Weave網路上的應用程式容器所提供的服務，同時已有的內部系統也能夠暴露到應用程式容器上。Weave能夠穿透防火牆並執行在部分連線的網路上，另外，Weave的通訊支援加密，所以使用者可以從一個不受信任的網路連線到主機。

Weave會在主機上建立一個網橋,每一個容器通過 veth pair 連線到該網橋上，同時網橋上有個 Weave router 的容器與之連線，該router會通過連線在網橋上的介面來抓取網路包(該介面工作在Promiscuous模式)。

在每一個部署Docker的主機(可能是物理機也可能是虛擬機器)上都部署有一個W(即Weave router)，它本身也可以以一個容器的形式部署。Weave run的時候就可以給每個veth的容器端分配一個ip和相應的掩碼。veth的網橋這端就是Weave router容器，並在Weave launch的時候分配好ip和掩碼。

Weave網路是由這些weave routers組成的對等端點(peer)構成，每個對等的一端都有自己的名字，其中包括一個可讀性好的名字用於表示狀態和日誌的輸出，一個唯一識別符號用於執行中相互區別，即使重啟Docker主機名字也保持不變，這些名字預設是mac地址。

每個部署了Weave router的主機都需要將TCP和UDP的6783埠的防火牆設定開啟，保證Weave router之間控制面流量和資料面流量的通過。控制面由weave routers之間建立的TCP連線構成，通過它進行握手和拓撲關係資訊的交換通訊。 這個通訊可以被配置為加密通訊。而資料面由Weave routers之間建立的UDP連線構成，這些連線大部分都會加密。這些連線都是全雙工的，並且可以穿越防火牆。

對每一個weave網路中的容器，weave都會建立一個網橋，並且在網橋和每個容器之間建立一個veth pair，一端作為容器網絡卡加入到容器的網路名稱空間中，併為容器網絡卡配置ip和相應的掩碼，一端連線在網橋上，最終通過宿主機上weave router將流量轉發到對端主機上。

其基本過程如下：

1，容器流量通過veth pair到達宿主機上weave router網橋上。
2，weave router在混雜模式下使用pcap在網橋上截獲網路資料包，並排除由核心直接通過網橋轉發的資料流量，例如本子網內部、本地容器之間的資料以及宿主機和本地容器之間的流量。捕獲的包通過UDP轉發到所其他主機的weave router端。
3，在接收端，weave router通過pcap將包注入到網橋上的介面，通過網橋的上的veth pair，將流量分發到容器的網絡卡上。

weave預設基於UDP承載容器之間的資料包，並且可以完全自定義整個叢集的網路拓撲，但從效能和使用角度來看，還是有比較大的缺陷的：

  • weave自定義容器資料包的封包解包方式，不夠通用，傳輸效率比較低，效能上的損失也比較大。

  • 叢集配置比較負載，需要通過weave命令列來手工構建網路拓撲，在大規模叢集的情況下，加重了管理員的負擔。

Weave優劣勢：

  • Weave優勢

  1. 支援主機間通訊加密。

  2. 支援container動態加入或者剝離網路。

  3. 支援跨主機多子網通訊。

  • Weave劣勢

  1. 只能通過weave launch或者weave connect加入weave網路。

配置操作

  1. 安裝weave

  2. 啟動weave（veave launch）

  3. 連線不同主機

  4. 通過weave啟動主機

  1. 下載安裝weave

    [[email protected] docker]# curl -L git.io/weave -o /usr/bin/weave
[[email protected] docker]# chmod a+x /usr/bin/weave 
[[email protected] docker]# weave version
weave script 2.3.0
weave 2.3.0

  2. 啟動weave，weave預設不會下載對應容器，初次執行時會下載容器。

    [[email protected] docker]# weave launch
2.3.0: Pulling from weaveworks/weave
88286f41530e: Pull complete 
ad4e50ed2c08: Pull complete 
b3f4c952e7c2: Pull complete 
5e27cb7f1c2b: Pull complete 
f9dfb03c1d7b: Pull complete 
Digest: sha256:02914df933ffd52c6daf8c4ced33e48dad36e4d4fd9e684d5004cd72236ced60
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weave:2.3.0
latest: Pulling from weaveworks/weavedb
ecb15a45f93b: Pull complete 
Digest: sha256:7fac063be31d48980361b7020d39ff91493c0bc6c844314b3e71f447bc8dff39
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weavedb:latest
Unable to find image 'weaveworks/weaveexec:2.3.0' locally
2.3.0: Pulling from weaveworks/weaveexec
88286f41530e: Already exists 
ad4e50ed2c08: Already exists 
b3f4c952e7c2: Already exists 
5e27cb7f1c2b: Already exists 
f9dfb03c1d7b: Already exists 
21771db04786: Pull complete 
5fbda086495f: Pull complete 
80427f885b22: Pull complete 
0c4698905755: Pull complete 
Digest: sha256:eb8eb1d83fc58716b20621d397d63737a18f86cbed1fedb1d71671cfc486517b
Status: Downloaded newer image for weaveworks/weaveexec:2.3.0
afe02ac7b3654226a09328c8688c8c3e5b6e4226d600dd6120c955ba90537e54
[[email protected] docker]# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                    COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
afe02ac7b365        weaveworks/weave:2.3.0   "/home/weave/weave..."   2 minutes ago       Up 2 minutes                            weave
[[email protected] docker]# docker images |grep weave
weaveworks/weavedb     latest              b5c2d24a7b71        6 weeks ago         282 B
weaveworks/weaveexec   2.3.0               c2030610fb92        6 weeks ago         79.1 MB
weaveworks/weave       2.3.0               6b9ea60b76e7        6 weeks ago         61.7 MB

    執行結束後，會生成一個執行的容器和兩個data-only的容器，和三個映象

    [[email protected] backup]# docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                        COMMAND                  CREATED             STATUS                           PORTS               NAMES
afe02ac7b365        weaveworks/weave:2.3.0       "/home/weave/weave..."   13 minutes ago      Up 13 minutes                                        weave
c42cc69d7cf2        weaveworks/weaveexec:2.3.0   "data-only"              13 minutes ago      Created                                              weavevolumes-2.3.0
7ce56150aa56        weaveworks/weavedb:latest    "data-only"              13 minutes ago      Created                                              weavedb
其中，weave的這些資料是儲存在每臺機器上分配的名為 weavedb 的容器上的，它是一個 data volume 容器，只負責資料的持久化。

    還會生成一個名為weave的虛擬網路裝置

    [[email protected] backup]# ifconfig weave
weave: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1376
        inet6 fe80::5cec:96ff:fe30:6abc  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
        ether 5e:ec:96:30:6a:bc  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 14  bytes 920 (920.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 8  bytes 648 (648.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

    docker中也會生成一個使用weave的網橋的自定義網路。

    [[email protected] backup]# docker network ls
NETWORK ID          NAME                DRIVER              SCOPE
f6bdadf61ce7        bridge              bridge              local
1239bac87642        host                host                local
c0c6d15cdc49        none                null                local
37c69c2e8a78        weave               weavemesh           local

  3. 使用weave啟動一個映象

    weave2.0之後刪除了run命令，所以先使用docker run啟動好容器，然後使用weave attach命令給容器繫結IP地址

    配置宿主機1的容器：

    [[email protected] system]# docker run -it --name weave_test ubuntu /bin/bash
[[email protected] system]# weave attach 172.25.11.23/24 weave_test
Address 172.25.11.23 overlaps with existing route 172.25.11.0/24 on host
172.25.11.23
[[email protected] system]# docker exec -it weave_test /bin/bash
//可以看到weave添加了一個網路裝置，並綁定了ip地址
[email protected]:/# ifconfig ethwe
ethwe     Link encap:Ethernet  HWaddr fe:11:53:ea:3e:ba  
          inet addr:172.25.11.23  Bcast:172.25.11.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::fc11:53ff:feea:3eba/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1376  Metric:1
          RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:948 (948.0 B)  TX bytes:300 (300.0 B)

    配置宿主機2的容器：

    [[email protected] volumes]# docker run -it --name weave_another ubuntu /bin/bash
   [[email protected] volumes]# weave attach 172.25.11.112/24 weave_another
   Address 172.25.11.112 overlaps with existing route 172.25.11.0/24 on host
   172.25.11.112
   [email protected]:/# ifconfig ethwe
   ethwe     Link encap:Ethernet  HWaddr 86:ba:c8:b9:cc:eb  
		 inet addr:172.25.11.112  Bcast:172.25.11.255  Mask:255.255.255.0
         inet6 addr: fe80::84ba:c8ff:feb9:cceb/64 Scope:Link
         UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1376  Metric:1
         RX packets:12 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
         TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
         collisions:0 txqueuelen:0 
         RX bytes:948 (948.0 B)  TX bytes:300 (300.0 B)

  4. 宿主機1的容器weave_test和宿主機2的容器weave_another可以互相訪問，驗證如下：

    //使用宿主機2的容器對宿主機1的容器進行ping訪問
   [email protected]:/# ping 172.25.11.23
   PING 172.25.11.23 (172.25.11.23) 56(84) bytes of data.
   64 bytes from 172.25.11.23: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.077 ms
   ^C
   --- 172.25.11.23 ping statistics ---
   1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
   rtt min/avg/max/mdev = 0.077/0.077/0.077/0.000 ms
   //同樣，使用宿主機1的容器對宿主機2的容器進行ping訪問
   [email protected]:/# ping 172.25.11.112
   PING 172.25.11.112 (172.25.11.112) 56(84) bytes of data.
   64 bytes from 172.25.11.112: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.072 ms
   64 bytes from 172.25.11.112: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.086 ms
   ^C
   --- 172.25.11.112 ping statistics ---
   2 packets transmitted, 2 received, 0% packet loss, time 999ms
   rtt min/avg/max/mdev = 0.072/0.079/0.086/0.007 ms

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