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1.Docker 网络实现原理
一、四种网络模式
1.3Bridge模式（默认）
1.4 None模式（躺平）
二、自定义网络
2.1 查看网络模式列表
三.资源控制
1．CPU 资源控制
2.设置CPU使用率上限
3.进行CPU压力测试
4.设置50%的比例分配CPU使用时间上限
6.对内存使用的限制
7.对磁盘IO配额控制（blkio）的限制
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。
一、四种网络模式
Docker 网络模式:
目录
1.Docker 网络实现原理
一、四种网络模式
Host模式
1.2 Container模式
1.3Bridge模式（默认）
1.4 None模式（躺平）
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49153开始）
docker ps -a
#指定映射端口
docker run -d --name test3 -p 50001:80 nginx
docker ps -a
#查看容器的输出和日志信息
格式：docker logs 容器的ID/名称
docker logs f45ac0f9a122二、自定义网络
2.1 查看网络模式列表
1）Host：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。
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。
（2）Container：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。
在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。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。
（3）None：该模式关闭了容器的网络功能。
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。
（4）Bridge：默认为该模式，此模式会为每一个容器分配、设置IP等，并将容器连接到一个docker0虚拟网桥，通过docker0网桥以及iptables nat 表配置与宿主机通信。
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。
- 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。
- 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
- 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
- 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。
- 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
（5）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 test1 --network bridge --ip 172.17.0.10 centos:7 /bin/bash#以上会报错，因为用户使用的ip地址不被规则所允许，docker0定义的就是按照顺序来，所有需要创建一个
- 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"="docker3" mynetwork-
docker3 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 test4 --net mynetwork --ip 172.18.0.10 centos:7 /bin/bash
（6）查看docker网络列表：docker network ls或docker network list
[root@centos1 ~]# docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
04e81ea2493e bridge bridge local
a467377e1eb9 host host local
712a7fa07e1f none null local
24cef1b8bee9 yxpl bridge local
docker run -itd --name docker1 centos:7 /bin/bash #--name 选项可以给容器创建一个自定义名称
673319d6ca5c208bfbe528a004230f94ccc6289c53a17704af17e777193d9f2f
[root@centos1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
87621dcd9230 centos:7 "/bin/bash" 2 hours ago Up 2 hours doker1
d5ea624ab719 centos:7 "/bin/bash" 3 hours ago Created test4
716f6356f08f centos:7 "/bin/bash" 3 hours ago Created test3
1d2b12f2ffda centos:7 "/bin/bash" 4 hours ago Created priceless_mclaren
90a93bf74422 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 4 hours ago Up 4 hours 80/tcp interesting_fermat
[root@centos1 ~]# docker run -itd --name docker2 --net=container:673319d6ca5c centos:7 /bin/bash
66e2d4d784552d7b7cbba4c9f5fb9a0169e653f7ab4f13a40c2146aa07fc67e5
docker: Error response from daemon: No such container: 673319d6ca5c.[root@centos1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
66e2d4d78455 centos:7 "/bin/bash" About a minute ago Created docker2
87621dcd9230 centos:7 "/bin/bash" 3 hours ago Up 3 hours doker1
d5ea624ab719 centos:7 "/bin/bash" 3 hours ago Created test4
716f6356f08f centos:7 "/bin/bash" 3 hours ago Created test3
1d2b12f2ffda centos:7 "/bin/bash" 4 hours ago Created priceless_mclaren
90a93bf74422 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 4 hours ago Up 4 hours 80/tcp interesting_fermat
##查看容器的进程号码
[root@centos1 ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' 90a93bf74422
7867
[root@centos1 ~]# ls -l /proc/7867/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 16 21:26 ipc -> ipc:[4026532627]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:26 mnt -> mnt:[4026532625]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 16:57 net -> net:[4026532630]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:26 pid -> pid:[4026532628]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:26 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:26 uts -> uts:[4026532626]
[root@centos1 ~]# docker run -itd --name test2 --net=container:90a93bf74422 centos:7 /bin/bash
fac93b07707d1edc2207d922a0a04f8b45d9b058a72ecd07ec798414e18617ab
[root@centos1 ~]# docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
fac93b07707d centos:7 "/bin/bash" 20 seconds ago Up 19 seconds test2
66e2d4d78455 centos:7 "/bin/bash" 17 minutes ago Created docker2
[root@centos1 ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' fac93b07707d
10346
[root@centos1 ~]# docker inspect -f '{{.State.Pid}}' fac93b07707d
10346
[root@centos1 ~]# ls -l /proc/10346/ns
总用量 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 ipc -> ipc:[4026532847]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 mnt -> mnt:[4026532845]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 net -> net:[4026532630]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 pid -> pid:[4026532848]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 user -> user:[4026531837]
lrwxrwxrwx. 1 root root 0 8月 16 21:39 uts -> uts:[4026532846]
3．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。
4．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。
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。
三.资源控制
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
2.设置CPU使用率上限
（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。
[root@centos1 ~]# docker run -itd --name test5 centos:7 /bin/bash
70d555d99dd4a47fe608a272255ee70012cb63d26d49db538f02d26e1441d87d[root@centos1 ~]# docker ps -a
[root@centos1 ~]# cd /sys/fs/cgroup/cpu/docker/70d555d99dd4a47fe608a272255ee70012cb63d26d49db538f02d26e1441d87d
[root@centos1 70d555d99dd4a47fe608a272255ee70012cb63d26d49db538f02d26e1441d87d]# cat cpu.cfs_quota_us
-1
[root@centos1 70d555d99dd4a47fe608a272255ee70012cb63d26d49db538f02d26e1441d87d]# 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。
3.进行CPU压力测试
docker exec -it 87d460304b7a /bin/bash
vi /cpu.sh
#!/bin/bash
i=0
while true
do
let i++
donechmod +x /cpu.sh #脚本 赋权
./cpu.sh #启动脚本 top #可以看到这个脚本占了很多的cpu资源
4.设置50%的比例分配CPU使用时间上限
docker run -itd --name test6 --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/3ed82355f81151c4568aaa6e7bc60ba6984201c119125360924bf7dfd6eaa42b/
echo 50000 > cpu.cfs_quota_us
docker exec -it 3ed82355f811 /bin/bash
./cpu.shtop #可以看到cpu占用率接近50%，cgroups对cpu的控制起了效果
（1）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
docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
82ccc91f0a2c centos:7 "/bin/bash" 16 minutes ago Up 16 minutes c2
cb25b18365f0 centos:7 "/bin/bash" 16 minutes ago Up 16 minutes c1
分别进入容器，进行压力测试
docker exec -it 82ccc91f0a2c /bin/bash
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
5.设置容器绑定指定的CPU
（2）进入容器，进行压力测试
yum install -y epel-release
yum install stress -y
stress -c 4（3）退出容器，执行 top 命令再按 1 查看CPU使用情况。
6.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 test8 -m 512m centos:7 /bin/bashdocker 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）。
7.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 test9 --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）
（1）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
（2）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, 10.0025 s, 1.0 MB/s
（3）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
