Implementierung eines Docker-Cross-Host-Netzwerks (Overlay)

1. Docker-Cross-Host-Kommunikation

Zu den hostübergreifenden Netzwerklösungen von Docker gehören:

Docker-natives Overlay und Macvlan.
Lösungen von Drittanbietern: Häufig verwendete Stoffe sind Flanell, Webstoff und Kattun.
Docker integriert die oben genannten Lösungen mit Docker über Libnetwork und CNM.

libnetwork ist die Docker-Containernetzwerkbibliothek. Der Kerninhalt ist das darin definierte Container Network Model (CNM). Dieses Modell abstrahiert das Containernetzwerk und besteht aus den folgenden drei Komponenten:

1.1 Sandbox
Sandbox ist der Netzwerkstapel des Containers, der die Schnittstelle, die Routing-Tabelle und die DNS-Einstellungen des Containers enthält. Linux Network Namespace ist die Standardimplementierung von Sandbox. Eine Sandbox kann Endpunkte aus verschiedenen Netzwerken enthalten. Das heißt, Sandbox isoliert einen Container durch Namespace von einem anderen. Ein Container enthält eine Sandbox und jede Sandbox kann mehrere Endpunkte haben, die zu verschiedenen Netzwerken gehören.

1.2 Endpunkt
Die Funktion des Endpunkts besteht darin, Sandbox mit dem Netzwerk zu verbinden. Die typische Implementierung von Endpoint ist ein Veth-Paar. Ein Endpunkt kann nur zu einem Netzwerk und einer Sandbox gehören.

1.3 Netzwerk
Ein Netzwerk enthält eine Gruppe von Endpunkten. Endpunkte im selben Netzwerk können direkt kommunizieren. Die Netzwerkimplementierung kann Linux Bridge, VLAN usw. sein.

Docker-Netzwerkarchitektur

Bild mit freundlicher Genehmigung des CLOUDMAN-Blogs.

libnetwork enthält die oben genannten nativen Treiber und andere Treiber von Drittanbietern.
Keines und Brückennetzwerke wurden zuvor eingeführt. Bridge ist eine Netzwerkbrücke, ein virtueller Switch, der über veth mit der Sandbox verbunden ist.

Docker-Overlay-Netzwerk

2.1 Starten Sie die Schlüssel-Wert-Datenbank Consul

Das Docerk-Overlay-Netzwerk erfordert eine Schlüssel-Wert-Datenbank zum Speichern von Netzwerkstatusinformationen, einschließlich Netzwerk, Endpunkt, IP usw. Consul, Etcd und ZooKeeper sind allesamt von Docker unterstützte Schlüssel-Wert-Software.

Consul ist eine Schlüssel-Wert-Datenbank, in der Systemstatusinformationen usw. gespeichert werden können. Natürlich müssen wir hier keinen Code schreiben, sondern nur Consul installieren, und dann speichert Docker den Status automatisch. Die einfachste Möglichkeit, die Consul-Datenbank zu installieren, besteht darin, den Consul-Container direkt mit Docker auszuführen.

docker run -d -p 8500:8500 -h Konsul --Name Konsul Progrium/Konsul -Server -Bootstrap

Nach dem Start können Sie den Consul-Dienst über Port 8500 der Host-IP anzeigen.

Damit Consul jeden Docker-Hostknoten erkennen kann, muss es auf jedem Knoten konfiguriert werden. Ändern Sie die Konfigurationsdatei /etc/systemd/system/docker.service jedes Knoten-Docker-Daemons. Am Ende von ExecStart hinzufügen

--cluster-store=consul://<consul_ip>:8500 --cluster-advertise=ens3:2376
Wobei <consul_ip> die Knoten-IP darstellt, auf der der Consul-Container ausgeführt wird. ens3 ist die Netzwerkkarte, die der IP-Adresse des aktuellen Knotens entspricht. Sie können die IP-Adresse auch direkt eingeben.

Oben ist die Installationsmethode für die Standalone-Version von Consul. Es wird empfohlen, den Clustermodus zu verwenden. Informationen zur Installationsmethode im Clustermodus finden Sie unter https://www.consul.io/intro/getting-started/join.html.

2.2 Erstellen eines Overlay-Netzwerks

Das Erstellen eines Overlay-Netzwerks ähnelt dem Erstellen eines Bridge-Netzwerks, mit dem Unterschied, dass der Parameter -d auf Overlay eingestellt ist. wie folgt:

Docker-Netzwerk erstellen -d Overlay ov_net2

Docker-Netzwerk erstellen -d Overlay ov_net3 --Subnetz 172.19.0.0/24 --Gateway 172.19.0.1

Sie müssen den oben beschriebenen Erstellungsprozess nur in einem Knoten durchführen. Andere Knoten erkennen das Netzwerk aufgrund der Service-Erkennungsfunktion von Consul automatisch.

Beim späteren Erstellen eines Containers müssen Sie nur den Parameter --network als ov_net2 angeben.

docker run --network ov_net2 busybox

Auf diese Weise können sogar Container, die auf verschiedenen Hosts erstellt wurden und dasselbe Overlay-Netzwerk verwenden, direkt aufeinander zugreifen.

2.3 Overlay-Netzwerkprinzipien

Nachdem Sie ein Overlay-Netzwerk erstellt haben, können Sie über das Docker-Netzwerk ls sehen, dass wir nicht nur ein weiteres ov_net2 (Typ ist Overlay, Bereich ist global) erstellt haben, sondern auch eines namens docker_gwbridge (Typ ist Bridge, Bereich ist lokal). So funktionieren Overlay-Netzwerke tatsächlich.

Aus der Brctl-Show geht hervor, dass jedes Mal, wenn ein Container mit einem Netzwerktyp-Overlay erstellt wird, ein vethxxx unter docker_gwbridge gemountet wird, was bedeutet, dass der Overlay-Container über diese Brücke mit der Außenwelt verbunden ist.

Einfach ausgedrückt gehen die Overlay-Netzwerkdaten weiterhin vom Bridge-Netzwerk docker_gwbridge aus, aber aufgrund der Rolle des Konsuls (der Endpunkt, Sandbox, Netzwerk und andere Informationen des Overlay-Netzwerks aufzeichnet) weiß Docker, dass dieses Netzwerk vom Overlay-Typ ist, sodass verschiedene Hosts unter diesem Overlay-Netzwerk aufeinander zugreifen können. Tatsächlich erfolgt der Export jedoch weiterhin über die Bridge docker_gwbridge.

Keines und Brückennetzwerke wurden zuvor eingeführt. Bridge ist eine Netzwerkbrücke, ein virtueller Switch, der über veth mit der Sandbox verbunden ist.

Drittens lassen Sie das externe Netzwerk auf die Portzuordnungsmethode des Containers zugreifen:

[root@localhost ~]# ss -lnt
//Überprüfe den Socket (IP-Adresse und Port)

1) Port-Mapping manuell festlegen

[root@localhost ~]# docker pull nginx

[root@localhost ~]# Docker zieht Busybox

[root@localhost ~]# docker run -itd nginx:latest
//Starten Sie eine virtuelle Nginx-Maschine ohne Parameter [root@localhost ~]# docker ps
//Containerinformationen anzeigen 

 [root@localhost ~]# docker inspect vigorous_shannon
//Containerdetails anzeigen (jetzt auf die IP schauen) 

[root@localhost ~]# curl 172.17.0.2

[root@localhost ~]# docker run -itd --name web1 -p 90:80 nginx:latest
//Öffnen Sie eine virtuelle Maschine, um den Link-Port anzugeben

Zweiter Zugang

[root@localhost ~]# curl 192.168.1.11:90 

2) Ordnen Sie die Ports vom Host dem Container nach dem Zufallsprinzip zu.

[root@localhost ~]# docker run -itd --name web2 -p 80 nginx:latest
//Öffnen Sie den zufälligen Link-Port einer virtuellen Maschine [root@localhost ~]# docker ps 

Zweiter Zugang

[root@localhost ~]# curl 192.168.1.11:32768

3) Ordnen Sie dem Container nach dem Zufallsprinzip Ports vom Host zu. Alle freigelegten Ports im Container werden nacheinander zugeordnet.

[root@localhost ~]# docker run -itd --name web3 -P nginx:latest
//Ordnen Sie die Ports vom Host nach dem Zufallsprinzip dem Container zu. Alle freigegebenen Ports im Container werden nacheinander zugeordnet.
[root@localhost ~]# docker ps

Zweiter Zugang

[root@localhost ~]# curl 192.168.1.11:32769

4. Container beitreten: Container (gemeinsamer Netzwerkprotokollstapel)

Zwischen Containern.

[root@localhost ~]# docker run -itd --name web5 busybox:latest
//Starten Sie eine virtuelle Maschine basierend auf Busybox [root@localhost ~]# docker inspect web5 

[root@localhost ~]# docker run -itd --name web6 --network container:web5 busybox:latest
//Starten Sie eine weitere virtuelle Maschine [root@localhost ~]# docker exec -it web6 /bin/sh
//Geben Sie web6 ein
/#ip ein 

/ # echo 123456 > /tmp/index.html
/ # httpd -h /tmp/
//Öffnen des httpd-Dienstes simulieren [root@localhost ~]# docker exec -it web5 /bin/sh
//Geben Sie web5 ein
/#ip ein 

# wget -O - -q 127.0.0.1
//Zu diesem Zeitpunkt werden Sie feststellen, dass die IP-Adressen der beiden Container identisch sind.

Anwendungsszenarien für diese Methode:
Aufgrund der Besonderheit dieses Netzwerks kann dieses Netzwerk ausgewählt werden, wenn derselbe Dienst ausgeführt wird und qualifizierte Dienste überwacht, Protokolle gesammelt oder eine Netzwerküberwachung durchgeführt werden müssen.

5. Dockers hostübergreifende Netzwerklösung

Overlay-Lösung

Experimentelle Umgebung: