五、Docker 网络模式
1、Docker 网络实现原理
Docker使用Linux桥接，在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的 Container-IP 直接通信。
Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法直接通过 Container-IP 访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即 docker run 创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。
docker run -d --name test1 -P nginx #随机映射端口（从32768开始） docker run -d --name test2 -p 43000:80 nginx #指定映射端口 docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 66331a09cc0d nginx "/docker-entrypoint.…" 8 seconds ago Up 8 seconds 0.0.0.0:43000->80/tcp, :::43000->80/tcp test2 a011c2d08330 nginx "/docker-entrypoint.…" 49 seconds ago Up 48 seconds 0.0.0.0:49153->80/tcp, :::49153->80/tcp test1 浏览器访问：http://192.168.147.105:43000 、http://192.168.147.105:49153 #查看容器的输出和日志信息 docker logs 容器的ID/名称
安装Docker时，它会自动创建三个网络，bridge（创建容器默认连接到此网络）、 none 、host
docker network ls 或 docker network list #查看docker网络列表 NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE 2b4359d229c6 bridge bridge local 0fa580365d39 host host local cc13aa84a223 none null local
2、host 模式
相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。
Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。
一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。 一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。 但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace， 而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡、配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
使用 --net=host 指定
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**总结：**容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。
3、container模式
这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围等。同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信。
使用 --net=container:NAME_or_ID 指定
docker run -itd --name test01 centos:7 /bin/bash #--name 选项可以给容器创建一个自定义名称 docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 17a1c5315d7c centos:7 "/bin/bash" 9 seconds ago Up 7 seconds test01 docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 17a1c5315d7c #查看容器进程号 60272 ls -l /proc/60272/ns #查看容器的进程、网络、文件系统等命名空间编号 总用量 0 lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:35 ipc -> ipc:[4026532837] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:35 mnt -> mnt:[4026532835] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:33 net -> net:[4026532840] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:35 pid -> pid:[4026532838] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:35 user -> user:[4026531837] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:35 uts -> uts:[4026532836] docker run -itd --name test02 --net=container:17a1c5315d7c centos:7 /bin/bash docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 54e9d6a943d9 centos:7 "/bin/bash" 5 seconds ago Up 4 seconds test02 17a1c5315d7c centos:7 "/bin/bash" 4 minutes ago Up 4 minutes test01 docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 54e9d6a943d9 60394 ls -l /proc/60394/ns #查看可以发现两个容器的 net namespace 编号相同 总用量 0 lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 ipc -> ipc:[4026532930] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 mnt -> mnt:[4026532928] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 net -> net:[4026532840] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 pid -> pid:[4026532931] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 user -> user:[4026531837] lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 18 01:40 uts -> uts:[4026532929]
总结： 创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围。
4、none模式
使用none模式，Docker容器拥有自己的Network Namespace，但是，并不为Docker容器进行任何网络配置。 也就是说，这个Docker容器没有网卡、IP、路由等信息。这种网络模式下容器只有lo回环网络，没有其他网卡。这种类型的网络没有办法联网，封闭的网络能很好的保证容器的安全性。
使用 --net=none 指定。
总结： 该模式关闭了容器的网络功能。
5、bridge模式
bridge模式是docker的默认网络模式，不用–net参数，就是bridge模式。
相当于Vmware中的 nat 模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡。通过docker0网桥以及iptables nat表配置与宿主机通信，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的 Docker 容器连接到一个虚拟网桥上。
使用 --net=bridge 指定，默认设置，可省略
（1）当Docker进程启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。
（2）从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备。
（3）Docker将 veth pair 设备的一端放在新创建的容器中，并命名为 eth0（容器的网卡），另一端放在主机中， 以 * 这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到 docker0 网桥中。可以通过 brctl show 命令查看veth
（4）使用 docker run -p 时，docker实际是在iptables做了DNAT规则，实现端口转发功能。可以使用iptables -t nat -vnL 查看。
6、自定义网络
直接使用bridge模式，是无法支持指定IP运行docker的，例如执行以下命令就会报错
docker run -itd --name test03 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash
创建自定义网络
可以先自定义网络，再使用指定IP运行docker docker network create --subnet=172.18.0.0/16 --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker1" mynetwork ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- #docker1 为执行 ifconfig -a 命令时，显示的网卡名，如果不使用 --opt 参数指定此名称，那你在使用 ifconfig -a 命令查看网络信息时，看到的是类似 br-110eb56a0b22 这样的名字，这显然不怎么好记。 #mynetwork 为执行 docker network list 命令时，显示的bridge网络模式名称。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- docker run -itd --name test04 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash
六、资源限制
1、CPU 资源控制
cgroups，是一个非常强大的linux内核工具，他不仅可以限制被 namespace 隔离起来的资源， 还可以为资源设置权重、计算使用量、操控进程启停等等。 所以 cgroups（Control groups）实现了对资源的配额和度量。
cgroups有四大功能：
- 资源限制：可以对任务使用的资源总额进行限制
- 优先级分配：通过分配的cpu时间片数量以及磁盘IO带宽大小，实际上相当于控制了任务运行优先级
- 资源统计：可以统计系统的资源使用量，如cpu时长，内存用量等
- 任务控制：cgroup可以对任务执行挂起、恢复等操作
1.1 设置CPU使用率上限
Linux通过CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）来调度各个进程对CPU的使用。CFS默认的调度周期是100ms。
我们可以设置每个容器进程的调度周期，以及在这个周期内各个容器最多能使用多少 CPU 时间。
使用 --cpu-period 即可设置调度周期，使用 --cpu-quota 即可设置在每个周期内容器能使用的CPU时间。两者可以配合使用。
CFS 周期的有效范围是 1ms~1s，对应的 --cpu-period 的数值范围是 1000~1000000。 周期100毫秒
而容器的 CPU 配额必须不小于 1ms，即 --cpu-quota 的值必须 >= 1000。
docker run -itd --name test05 centos:7 /bin/bash docker ps -a CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES cd86d2b6178b centos:7 "/bin/bash" 9 seconds ago Up 8 seconds test05 cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/cd86d2b6178bbee9e90743d41012b84901df8f80bb48fb6f8028439c7ce87738/ cat cpu.cfs_quota_us -1 cat cpu.cfs_period_us 100000 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ #cpu.cfs_period_us：cpu分配的周期(微秒，所以文件名中用 us 表示），默认为100000。 #cpu.cfs_quota_us：表示该cgroups限制占用的时间（微秒），默认为-1，表示不限制。 如果设为50000，表示占用50000/100000=50%的CPU。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
进行CPU压力测试
docker exec -it cd86d2b6178b /bin/bash vim /cpu.sh #!/bin/bash i=0 while true do let i++ done chmod +x /cpu.sh ./cpu.sh top #可以看到这个脚本占了很多的cpu资源
#设置50%的比例分配CPU使用时间上限 docker run -itd --name test06 --cpu-quota 50000 centos:7 /bin/bash #可以重新创建一个容器并设置限额 或者 cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/cd86d2b6178bbee9e90743d41012b84901df8f80bb48fb6f8028439c7ce87738/ echo 50000 > cpu.cfs_quota_us docker exec -it cd86d2b6178b /bin/bash ./cpu.sh top #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果
1.2 设置CPU资源占用比（设置多个容器时才有效）
Docker 通过 --cpu-shares 指定 CPU 份额，默认值为1024，值为1024的倍数。
#创建两个容器为 c1 和 c2，若只有这两个容器，设置容器的权重，使得c1和c2的CPU资源占比为1/3和2/3。 docker run -itd --name c1 --cpu-shares 512 centos:7 docker run -itd --name c2 --cpu-shares 1024 centos:7
#分别进入容器，进行压力测试 yum install -y epel-release yum install -y stress stress -c 4 #产生四个进程，每个进程都反复不停的计算随机数的平方根
#查看容器运行状态（动态更新） docker stats CONTAINER ID NAME CPU % MEM USAGE / LIMIT MEM % NET I/O BLOCK I/O PIDS 07455e807535 c2 66.35% 233.5MiB / 3.686GiB 6.19% 39MB / 266kB 1.04MB / 49.9MB 7 327f42de2e92 c1 33.23% 248.8MiB / 3.686GiB 6.59% 39MB / 245kB 117MB / 50.6MB 7
1.3 设置容器绑定指定的CPU
#先分配虚拟机4个CPU核数 docker run -itd --name test07 --cpuset-cpus 1,3 centos:7 /bin/bash
#进入容器，进行压力测试 yum install -y epel-release yum install stress -y stress -c 4
#退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。
2、对内存使用的限制
-m(–memory=) 选项用于限制容器可以使用的最大内存
docker run -itd --name test08 -m 512m centos:7 /bin/bash docker stats
限制可用的 swap 大小， --memory-swap
强调一下，–memory-swap 是必须要与 --memory 一起使用的。
正常情况下，–memory-swap 的值包含容器可用内存和可用 swap。
所以 -m 300m --memory-swap=1g 的含义为：容器可以使用 300M 的物理内存，并且可以使用 700M（1G - 300）的 swap。
如果 --memory-swap 设置为 0 或者 不设置，则容器可以使用的 swap 大小为 -m 值的两倍。
如果 --memory-swap 的值和 -m 值相同，则容器不能使用 swap。
如果 --memory-swap 值为 -1，它表示容器程序使用的内存受限，而可以使用的 swap 空间使用不受限制（宿主机有多少 swap 容器就可以使用多少）。
3、对磁盘IO配额控制（blkio）的限制
--device-read-bps：限制某个设备上的读速度bps（数据量），单位可以是kb、mb(M)或者gb。 例：docker run -itd --name test09 --device-read-bps /dev/sda:1M centos:7 /bin/bash --device-write-bps ： 限制某个设备上的写速度bps（数据量），单位可以是kb、mb(M)或者gb。 例：docker run -itd --name test10 --device-write-bps /dev/sda:1mb centos:7 /bin/bash --device-read-iops ：限制读某个设备的iops（次数） --device-write-iops ：限制写入某个设备的iops（次数）
#创建容器，并限制写速度 docker run -it --name test10 --device-write-bps /dev/sda:1MB centos:7 /bin/bash #通过dd来验证写速度 dd if=/dev/zero of=test.out bs=1M count=10 oflag=direct #添加oflag参数以规避掉文件系统cache 10+0 records in 10+0 records out 10485760 bytes (10 MB) copied, 10.0021 s, 1.0 MB/s
#清理docker占用的磁盘空间 docker system prune -a #可以用于清理磁盘，删除关闭的容器、无用的数据卷和网络
