Docker 网络相关命令 (一)

1、外部访问容器

容器中可以运行一些网络应用，要让外部也可以访问这些应用，可以通过 ​​-P​​​ 或 ​​-p​​ 参数来指定端口映射。

当使用 -P 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。

使用 ​​docker ps​​ 可以看到，本地主机的 49155 被映射到了容器的 5000 端口。此时访问本机的 49155 端口即可访问容器内 web 应用提供的界面。

$ sudo docker run -d -P training/webapp python app.py
$ sudo docker ps -l
CONTAINER ID  IMAGE                   COMMAND       CREATED        STATUS        PORTS                    NAMES
bc533791f3f5  training/webapp:latest  python app.py 5 seconds ago  Up 2 seconds  0.0.0.0:49155->5000/tcp  nostalgic_morse

同样的，可以通过 ​​docker logs​​ 命令来查看应用的信息。

$ sudo docker logs -f nostalgic_morse
* Running on http://0.0.0.0:5000/
10.0.2.2 - - [23/May/2014 20:16:31] "GET / HTTP/1.1" 200 -
10.0.2.2 - - [23/May/2014 20:16:31] "GET /favicon.ico HTTP/1.1" 404 -

-p（小写的）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。支持的格式有​​ip:hostPort:containerPort | ip::containerPort | hostPort:containerPort​​。

1.1 映射所有接口地址

使用 ​​hostPort:containerPort​​ 格式本地的 5000 端口映射到容器的 5000 端口，可以执行

$ sudo docker run -d -p 5000:5000 training/webapp python app.py

此时默认会绑定本地所有接口上的所有地址。

1.2 映射到指定地址的指定端口

可以使用 ​​ip:hostPort:containerPort​​ 格式指定映射使用一个特定地址，比如 localhost 地址 127.0.0.1

$ sudo docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000 training/webapp python app.py

1.3 映射到指定地址的任意端口

使用 ​​ip::containerPort​​ 绑定 localhost 的任意端口到容器的 5000 端口，本地主机会自动分配一个端口。

$ sudo docker run -d -p 127.0.0.1::5000 training/webapp python app.py

还可以使用 udp 标记来指定 udp 端口

$ sudo docker run -d -p 127.0.0.1:5000:5000/udp training/webapp python app.py

1.4 查看映射端口配置

使用 ​​docker port​​ 来查看当前映射的端口配置，也可以查看到绑定的地址

$ docker port nostalgic_morse 5000
127.0.0.1:49155.

注意：

• • 
    
• 容器有自己的内部网络和 ip 地址（使用 ​​docker inspect​​ 可以获取所有的变量，Docker 还可以有一个可变的网络配置。）
• -p 标记可以多次使用来绑定多个端口
  • 
    

例如

$ sudo docker run -d -p 5000:5000  -p 3000:80 training/webapp python app.py

2、容器互联

容器的连接（linking）系统是除了端口映射外，另一种跟容器中应用交互的方式。

该系统会在源和接收容器之间创建一个隧道，接收容器可以看到源容器指定的信息。

2.1 自定义容器命名

连接系统依据容器的名称来执行。因此，首先需要自定义一个好记的容器命名。

虽然当创建容器的时候，系统默认会分配一个名字。自定义命名容器有2个好处：

• • 
    
• 自定义的命名，比较好记，比如一个web应用容器我们可以给它起名叫web
• 当要连接其他容器时候，可以作为一个有用的参考点，比如连接web容器到db容器
  • 
    

使用 ​​--name​​ 标记可以为容器自定义命名。

$ sudo docker run -d -P --name web training/webapp python app.py

使用 ​​docker ps​​ 来验证设定的命名。

$ sudo docker ps -l
CONTAINER ID  IMAGE                  COMMAND        CREATED       STATUS       PORTS                    NAMES
aed84ee21bde  training/webapp:latest python app.py  12 hours ago  Up 2 seconds 0.0.0.0:49154->5000/tcp  web

也可以使用 ​​docker inspect​​ 来查看容器的名字

$ sudo docker inspect -f "{{ .Name }}" aed84ee21bde
/web

注意：容器的名称是唯一的。如果已经命名了一个叫 web 的容器，当你要再次使用 web 这个名称的时候，需要先用​​docker rm​​ 来删除之前创建的同名容器。

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。注意，​​--rm​​​ 和 ​​-d​​ 参数不能同时使用。

2.2 容器互联

使用 ​​--link​​ 参数可以让容器之间安全的进行交互。

下面先创建一个新的数据库容器。

$ sudo docker run -d --name db training/postgres

删除之前创建的 web 容器

$ docker rm -f web

然后创建一个新的 web 容器，并将它连接到 db 容器

$ sudo docker run -d -P --name web --link db:db training/webapp python app.py

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​​ 是这个连接的别名。

使用 ​​docker ps​​ 来查看容器的连接

$ docker ps
CONTAINER ID  IMAGE                     COMMAND               CREATED             STATUS             PORTS                    NAMES
349169744e49  training/postgres:latest  su postgres -c '/usr  About a minute ago  Up About a minute  5432/tcp                 db, web/db
aed84ee21bde  training/webapp:latest    python app.py         16 hours ago        Up 2 minutes       0.0.0.0:49154->5000/tcp  web

可以看到自定义命名的容器，db 和 web，db 容器的 names 列有 db 也有 web/db。这表示 web 容器链接到 db 容器，web 容器将被允许访问 db 容器的信息。

Docker 在两个互联的容器之间创建了一个安全隧道，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端口到外部网络上。

Docker 通过 2 种方式为容器公开连接信息：

• • 
    
• 环境变量
• 更新 ​​/etc/hosts​​ 文件
  • 
    

使用 ​​env​​ 命令来查看 web 容器的环境变量

$ sudo docker run --rm --name web2 --link db:db training/webapp env
. . .
DB_NAME=/web2/db
DB_PORT=tcp://172.17.0.5:5432
DB_PORT_5000_TCP=tcp://172.17.0.5:5432
DB_PORT_5000_TCP_PROTO=tcp
DB_PORT_5000_TCP_PORT=5432
DB_PORT_5000_TCP_ADDR=172.17.0.5
. . .

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

$ sudo docker run -t -i --rm --link db:db training/webapp /bin/bash
root@aed84ee21bde:/opt/webapp# cat /etc/hosts
172.17.0.7  aed84ee21bde
. . .
172.17.0.5  db

这里有 2 个 hosts，第一个是 web 容器，web 容器用 id 作为他的主机名，第二个是 db 容器的 ip 和主机名。 可以在 web 容器中安装 ping 命令来测试跟db容器的连通。

root@aed84ee21bde:/opt/webapp# apt-get install -yqq inetutils-ping
root@aed84ee21bde:/opt/webapp# ping db
PING db (172.17.0.5): 48 data bytes
56 bytes from 172.17.0.5: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.267 ms
56 bytes from 172.17.0.5: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.250 ms
56 bytes from 172.17.0.5: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.256 ms

用 ping 来测试db容器，它会解析成 ​​172.17.0.5​​。 *注意：官方的 ubuntu 镜像默认没有安装 ping，需要自行安装。

用户可以链接多个父容器到子容器，比如可以链接多个 web 到 db 容器上。

3、快速配置指南

下面是一个跟 Docker 网络相关的命令列表。

其中有些命令选项只有在 Docker 服务启动的时候才能配置，而且不能马上生效。

• • 
    
• -b BRIDGE or –bridge=BRIDGE –指定容器挂载的网桥
• –bip=CIDR –定制 docker0 的掩码
• -H SOCKET… or –host=SOCKET… –Docker 服务端接收命令的通道
• –icc=true|false –是否支持容器之间进行通信
• –ip-forward=true|false –请看下文容器之间的通信
• –iptables=true|false –禁止 Docker 添加 iptables 规则
• –mtu=BYTES –容器网络中的 MTU
  • 
    

下面2个命令选项既可以在启动服务时指定，也可以 Docker 容器启动（docker run）时候指定。在 Docker 服务启动的时候指定则会成为默认值，后面执行 docker run 时可以覆盖设置的默认值。

• • 
    
• –dns=IP_ADDRESS… –使用指定的DNS服务器
• –dns-search=DOMAIN… –指定DNS搜索域
  • 
    

最后这些选项只有在 docker run 执行时使用，因为它是针对容器的特性内容。

• • 
    
• -h HOSTNAME or –hostname=HOSTNAME –配置容器主机名
• –link=CONTAINER_NAME:ALIAS –添加到另一个容器的连接
• –net=bridge|none|container:NAME_or_ID|host –配置容器的桥接模式
• -p SPEC or –publish=SPEC –映射容器端口到宿主主机
• -P or –publish-all=true|false –映射容器所有端口到宿主主机
  • 
    

4、配置 DNS

Docker 没有为每个容器专门定制镜像，那么怎么自定义配置容器的主机名和 DNS 配置呢？ 秘诀就是它利用虚拟文件来挂载到来容器的 3 个相关配置文件。

在容器中使用 mount 命令可以看到挂载信息：

$ mount
...
/dev/disk/by-uuid/1fec...ebdf on /etc/hostname type ext4 ...
/dev/disk/by-uuid/1fec...ebdf on /etc/hosts type ext4 ...
tmpfs on /etc/resolv.conf type tmpfs ...
...

这种机制可以让宿主主机 DNS 信息发生更新后，所有 Docker 容器的 dns 配置通过 ​​/etc/resolv.conf​​ 文件立刻得到更新。

如果用户想要手动指定容器的配置，可以利用下面的选项。

​​-h HOSTNAME or --hostname=HOSTNAME​​​ 设定容器的主机名，它会被写到容器内的 ​​/etc/hostname​​​和​​/etc/hosts​​​。但它在容器外部看不到，既不会在 ​​docker ps​​​ 中显示，也不会在其他的容器的 ​​/etc/hosts​​ 看到。

​​--link=CONTAINER_NAME:ALIAS​​​ 选项会在创建容器的时候，添加一个其他容器的主机名到 ​​/etc/hosts​​文件中，让新容器的进程可以使用主机名 ALIAS 就可以连接它。

​​--dns=IP_ADDRESS​​​ 添加 DNS 服务器到容器的 ​​/etc/resolv.conf​​​ 中，让容器用这个服务器来解析所有不在​​/etc/hosts​​ 中的主机名。

​​--dns-search=DOMAIN​​​ 设定容器的搜索域，当设定搜索域为 ​​.example.com​​​ 时，在搜索一个名为 host 的主机时，DNS 不仅搜索host，还会搜索 ​​host.example.com​​​。 注意：如果没有上述最后 2 个选项，Docker 会默认用主机上的 ​​/etc/resolv.conf​​ 来配置容器。

5、容器访问控制

容器的访问控制，主要通过 Linux 上的 ​​iptables​​​ 防火墙来进行管理和实现。​​iptables​​ 是 Linux 上默认的防火墙软件，在大部分发行版中都自带。

5.1 容器访问外部网络

容器要想访问外部网络，需要本地系统的转发支持。在Linux 系统中，检查转发是否打开。

$sysctl net.ipv4.ip_forward
net.ipv4.ip_forward = 1

如果为 0，说明没有开启转发，则需要手动打开。

$sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1

如果在启动 Docker 服务的时候设定 ​​--ip-forward=true​​​, Docker 就会自动设定系统的 ​​ip_forward​​参数为 1。

5.2 容器之间访问

容器之间相互访问，需要两方面的支持。

• • 
    
• 容器的网络拓扑是否已经互联。默认情况下，所有容器都会被连接到 ​​docker0​​ 网桥上。
• 本地系统的防火墙软件 — ​​iptables​​ 是否允许通过。
  • 
    

5.2.1 访问所有端口

当启动 Docker 服务时候，默认会添加一条转发策略到 iptables 的 FORWARD 链上。策略为通过（​​ACCEPT​​​）还是禁止（​​DROP​​​）取决于配置​​--icc=true​​​（缺省值）还是 ​​--icc=false​​​。当然，如果手动指定 ​​--iptables=false​​​ 则不会添加 ​​iptables​​ 规则。

可见，默认情况下，不同容器之间是允许网络互通的。如果为了安全考虑，可以在 ​​/etc/default/docker​​​ 文件中配置 ​​DOCKER_OPTS=--icc=false​​ 来禁止它。

5.2.2 访问指定端口

在通过 ​​-icc=false​​​ 关闭网络访问后，还可以通过 ​​--link=CONTAINER_NAME:ALIAS​​ 选项来访问容器的开放端口。

例如，在启动 Docker 服务时，可以同时使用 ​​icc=false --iptables=true​​​ 参数来关闭允许相互的网络访问，并让 Docker 可以修改系统中的 ​​iptables​​ 规则。

此时，系统中的 ​​iptables​​ 规则可能是类似

$ sudo iptables -nL
...
Chain FORWARD (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination
DROP       all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0
...

之后，启动容器（​​docker run​​​）时使用 ​​--link=CONTAINER_NAME:ALIAS​​​ 选项。Docker 会在 ​​iptable​​​中为 两个容器分别添加一条 ​​ACCEPT​​ 规则，允许相互访问开放的端口（取决于 Dockerfile 中的 EXPOSE 行）。

当添加了 ​​--link=CONTAINER_NAME:ALIAS​​​ 选项后，添加了 ​​iptables​​ 规则。

$ sudo iptables -nL
...
Chain FORWARD (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination
ACCEPT     tcp  --  172.17.0.2           172.17.0.3           tcp spt:80
ACCEPT     tcp  --  172.17.0.3           172.17.0.2           tcp dpt:80
DROP       all  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0

注意：​​--link=CONTAINER_NAME:ALIAS​​​ 中的 ​​CONTAINER_NAME​​​ 目前必须是 Docker 分配的名字，或使用 ​​--name​​参数指定的名字。主机名则不会被识别。

6、映射容器端口到宿主主机的实现

默认情况下，容器可以主动访问到外部网络的连接，但是外部网络无法访问到容器。

6.1 容器访问外部实现

容器所有到外部网络的连接，源地址都会被NAT成本地系统的IP地址。这是使用 ​​iptables​​ 的源地址伪装操作实现的。

查看主机的 NAT 规则。

$ sudo iptables -t nat -nL
...
Chain POSTROUTING (policy ACCEPT)
target     prot opt source               destination
MASQUERADE  all  --  172.17.0.0/16       !172.17.0.0/16
...

其中，上述规则将所有源地址在 ​​172.17.0.0/16​​ 网段，目标地址为其他网段（外部网络）的流量动态伪装为从系统网卡发出。MASQUERADE 跟传统 SNAT 的好处是它能动态从网卡获取地址。

6.2 外部访问容器实现

容器允许外部访问，可以在 ​​docker run​​​ 时候通过 ​​-p​​​ 或 ​​-P​​ 参数来启用。

不管用那种办法，其实也是在本地的 ​​iptable​​ 的 nat 表中添加相应的规则。

使用 ​​-P​​ 时：

$ iptables -t nat -nL
...
Chain DOCKER (2 references)
target     prot opt source               destination
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:49153 to:172.17.0.2:80

使用 ​​-p 80:80​​ 时：

$ iptables -t nat -nL
Chain DOCKER (2 references)
target     prot opt source               destination
DNAT       tcp  --  0.0.0.0/0            0.0.0.0/0            tcp dpt:80 to:172.17.0.2:80

注意：

• • 
    
• 这里的规则映射了 0.0.0.0，意味着将接受主机来自所有接口的流量。用户可以通过 ​​-p IP:host_port:container_port​​​ 或 ​​-p IP::port​​ 来指定允许访问容器的主机上的 IP、接口等，以制定更严格的规则。
• 如果希望永久绑定到某个固定的 IP 地址，可以在 Docker 配置文件 ​​/etc/default/docker​​​ 中指定​​DOCKER_OPTS="--ip=IP_ADDRESS"​​，之后重启 Docker 服务即可生效。
  • 
    

7、配置 docker0 网桥

Docker 服务默认会创建一个 ​​docker0​​​ 网桥（其上有一个 ​​docker0​​ 内部接口），它在内核层连通了其他的物理或虚拟网卡，这就将所有容器和本地主机都放到同一个物理网络。

Docker 默认指定了 ​​docker0​​ 接口 的 IP 地址和子网掩码，让主机和容器之间可以通过网桥相互通信，它还给出了 MTU（接口允许接收的最大传输单元），通常是 1500 Bytes，或宿主主机网络路由上支持的默认值。这些值都可以在服务启动的时候进行配置。

• • 
    
• ​​--bip=CIDR​​ — IP 地址加掩码格式，例如 192.168.1.5/24
• ​​--mtu=BYTES​​ — 覆盖默认的 Docker mtu 配置
  • 
    

也可以在配置文件中配置 DOCKER_OPTS，然后重启服务。 由于目前 Docker 网桥是 Linux 网桥，用户可以使用 ​​brctl show​​ 来查看网桥和端口连接信息。

$ sudo brctl show
bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces
docker0         8000.3a1d7362b4ee       no              veth65f9
                                             vethdda6

*注：​​brctl​​​ 命令在 Debian、Ubuntu 中可以使用 ​​sudo apt-get install bridge-utils​​ 来安装。

每次创建一个新容器的时候，Docker 从可用的地址段中选择一个空闲的 IP 地址分配给容器的 eth0 端口。使用本地主机上 ​​docker0​​ 接口的 IP 作为所有容器的默认网关。

$ sudo docker run -i -t --rm base /bin/bash
$ ip addr show eth0
24: eth0: <BROADCAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 32:6f:e0:35:57:91 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.3/16 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::306f:e0ff:fe35:5791/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever
$ ip route
default via 172.17.42.1 dev eth0
172.17.0.0/16 dev eth0  proto kernel  scope link  src 172.17.0.3
$ exit

8、自定义网桥

除了默认的 ​​docker0​​ 网桥，用户也可以指定网桥来连接各个容器。

在启动 Docker 服务的时候，使用 ​​-b BRIDGE​​​或​​--bridge=BRIDGE​​ 来指定使用的网桥。

如果服务已经运行，那需要先停止服务，并删除旧的网桥。

$ sudo service docker stop
$ sudo ip link set dev docker0 down
$ sudo brctl delbr docker0

然后创建一个网桥 ​​bridge0​​。

$ sudo brctl addbr bridge0
$ sudo ip addr add 192.168.5.1/24 dev bridge0
$ sudo ip link set dev bridge0 up

查看确认网桥创建并启动。

$ ip addr show bridge0
4: bridge0: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noop state UP group default
    link/ether 66:38:d0:0d:76:18 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.5.1/24 scope global bridge0
       valid_lft forever preferred_lft forever

配置 Docker 服务，默认桥接到创建的网桥上。

$ echo 'DOCKER_OPTS="-b=bridge0"' >> /etc/default/docker
$ sudo service docker start

启动 Docker 服务。 新建一个容器，可以看到它已经桥接到了 ​​bridge0​​ 上。

可以继续用 ​​brctl show​​​ 命令查看桥接的信息。另外，在容器中可以使用 ​​ip addr​​​ 和 ​​ip route​​ 命令来查看 IP 地址配置和路由信息。

9、工具和示例

在介绍自定义网络拓扑之前，你可能会对一些外部工具和例子感兴趣：

9.1 pipework

Jérôme Petazzoni 编写了一个叫 pipework 的 shell 脚本，可以帮助用户在比较复杂的场景中完成容器的连接。

9.2 playground

Brandon Rhodes 创建了一个提供完整的 Docker 容器网络拓扑管理的 Python库，包括路由、NAT 防火墙；以及一些提供 HTTP, SMTP, POP, IMAP, Telnet, SSH, FTP 的服务器。

10、编辑网络配置文件

Docker 1.2.0 开始支持在运行中的容器里编辑 ​​/etc/hosts​​​, ​​/etc/hostname​​​ 和 ​​/etc/resolve.conf​​文件。

但是这些修改是临时的，只在运行的容器中保留，容器终止或重启后并不会被保存下来。也不会被 ​​docker commit​​ 提交。

11、示例：创建一个点到点连接

默认情况下，Docker 会将所有容器连接到由 ​​docker0​​ 提供的虚拟子网中。

用户有时候需要两个容器之间可以直连通信，而不用通过主机网桥进行桥接。

解决办法很简单：创建一对 ​​peer​​ 接口，分别放到两个容器中，配置成点到点链路类型即可。

首先启动 2 个容器：

$ sudo docker run -i -t --rm --net=none base /bin/bash
root@1f1f4c1f931a:/#
$ sudo docker run -i -t --rm --net=none base /bin/bash
root@12e343489d2f:/#

找到进程号，然后创建网络名字空间的跟踪文件。

$ sudo docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 1f1f4c1f931a
2989
$ sudo docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 12e343489d2f
3004
$ sudo mkdir -p /var/run/netns
$ sudo ln -s /proc/2989/ns/net /var/run/netns/2989
$ sudo ln -s /proc/3004/ns/net /var/run/netns/3004

创建一对 ​​peer​​ 接口，然后配置路由

$ sudo ip link add A type veth peer name B

$ sudo ip link set A netns 2989
$ sudo ip netns exec 2989 ip addr add 10.1.1.1/32 dev A
$ sudo ip netns exec 2989 ip link set A up
$ sudo ip netns exec 2989 ip route add 10.1.1.2/32 dev A

$ sudo ip link set B netns 3004
$ sudo ip netns exec 3004 ip addr add 10.1.1.2/32 dev B
$ sudo ip netns exec 3004 ip link set B up
$ sudo ip netns exec 3004 ip route add 10.1.1.1/32 dev B

现在这 2 个容器就可以相互 ping 通，并成功建立连接。点到点链路不需要子网和子网掩码。

此外，也可以不指定 ​​--net=none​​ 来创建点到点链路。这样容器还可以通过原先的网络来通信。

利用类似的办法，可以创建一个只跟主机通信的容器。但是一般情况下，更推荐使用 ​​--icc=false​​ 来关闭容器之间的通信。