Docker容器虚拟化

虚拟化网络

Network Namespace是linux内核提供的功能，是实现网络虚拟化的重要功能，它能创建多个隔离的网络空间，它们有独自网络栈信息。不管是虚拟机还是容器，运行的时候仿佛自己都在独立的网络中。而且不同Network Namespace的资源相互不可见，彼此之间无法通信。

实例1

物理机有4块物理网卡，创建4个名称空间NS，而这些网卡设备是可以单独关联至某个单独的名称空间使用

这4个网卡分别对应唯一一个名称空间。各名称空间相互隔绝互不可见，因此一个设备对应一个名称空间。

可直接连接外网，因为跟物理网卡绑定
每个名字空间可以配置ip地址

//容器端网卡if5,ip
[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox
/ # ip a
4: eth0@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

//真机端网卡if4,ip
[root@localhost ~]# ip a
5: veth79d1859@if4: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether 06:5e:e7:d5:e6:87 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::45e:e7ff:fed5:e687/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

//ping外网测试
[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox
/ # ping baidu.com
PING baidu.com (39.156.69.79): 56 data bytes
64 bytes from 39.156.69.79: seq=0 ttl=127 time=39.058 ms
64 bytes from 39.156.69.79: seq=1 ttl=127 time=26.149 ms
64 bytes from 39.156.69.79: seq=2 ttl=127 time=29.712 ms
^C
--- baidu.com ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 26.149/31.639/39.058 ms

实例2

但如果我们所拥有的名称空间数量超过物理网卡数量呢？此时我们可以使用虚拟网卡设备，用纯软件的方式来模拟一组设备来使用。

Linux内核级支持2种级别设备的模拟，一种是二层设备（交换机），一种是三层设备（路由器）。

二层设备模拟的网络接口设备是成对出现的

此时再创建一个名称空间，配置相同网段，这两个名称空间能相互通信

从网络通信的物理设备到网卡都是用纯软件的方式来实现，这种实现方式就叫做虚拟化网络。

单节点容器间通信

同一个物理机上的两个容器想通信，我们的办法就是在这台主机上建立一个虚拟交换机，而后让两个容器各自用纯软件的方式创建一对虚拟网卡，一半在容器上，一半在虚拟交换机上，从而实现通信。如下图所示：

//拉2个容器
[root@localhost ~]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE     COMMAND   CREATED          STATUS          PORTS     NAMES
867cdb1200ab   busybox   "sh"      28 seconds ago   Up 27 seconds             keen_sutherland
da2a3d04c482   busybox   "sh"      5 minutes ago    Up 5 minutes              zen_lewin

//查看容器1的ip
[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox
/ # ip a
4: eth0@if5: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

//查看容器2的ip
[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox
/ # ip a
6: eth0@if7: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noqueue 
    link/ether 02:42:ac:11:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.3/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
       
//用容器2ping容器1
/ # ping 172.17.0.2
PING 172.17.0.2 (172.17.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 172.17.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.149 ms
64 bytes from 172.17.0.2: seq=1 ttl=64 time=0.156 ms
64 bytes from 172.17.0.2: seq=2 ttl=64 time=0.174 ms
^C
--- 172.17.0.2 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss
round-trip min/avg/max = 0.149/0.159/0.174 ms

同一台主机创建4个容器，2个虚拟交换机每两个容器连接一个交换机，如下图：