Docker 提供多種網路模式，除了預設的橋接、Host 和 None 之外，更可透過自訂網路模式提升控制權和靈活性。橋接網路驅動適用於單機多容器通訊，可透過 docker network create --driver bridge <網路名稱> 指令建立。Overlay 網路則能讓跨主機容器互連，適用於分散式應用佈署。Macvlan 網路驅動讓每個容器擁有獨立 MAC 地址和 IP 地址，直接與實體網路溝通，適合對效能要求較高的應用。Kubernetes 作為容器協調平台，也提供強大的網路管理能力。透過 CNI（Container Network Interface）機制，Kubernetes 能整合各種網路方案，實作 Pod 間通訊和服務釋出。在 Kubernetes 中，每個 Pod 都擁有獨立的 IP 地址，並可透過 Service 資源對外提供服務。Service 會根據設定的負載平衡策略將流量導向後端 Pod，確保服務的高用性和擴充套件性。選擇適合的網路方案需要考量應用場景和效能需求，例如單機應用可使用橋接網路，多主機應用則可選擇 Overlay 或 Macvlan。Kubernetes 的網路模型則更適合複雜的微服務架構。
自訂網路
除了預設提供的三種網路模式外，Docker 必然還支援自訂網路模式。自訂網路可以提供更高的控制權和靈活性。Docker 提供多種網路上駕駛程式（network drivers），可用於建立自訂網路。
自訂網路上駕駛程式包括：
- Bridge：預設上駕駛程式。
- Host：移除隔離層以便與主機分享同一個裝置空間。
- Overlay：允許分散式 Docker 主機間進行通訊。
- Macvlan：允許 Docker 中每一個裝置看起來像獨立裝置在本地局域區域內部。
- none：停用所有網路功能。
自訂橋接模式
以下是如何建立一個自訂橋接模式：
docker network create --driver bridge my_bridge_network
使用 --driver bridge 指定橋接型驅動程式並建立新網路 my_bridge_network。
內內容解密：
docker network create --driver bridge my_bridge_network：建立一個新橋接網路 my_bridge_network。--driver bridge：指定橋接驅動程式。
自訂 MACVLAN 模式
以下是如何建立一個自訂 MACVLAN 模式：
docker network create -d macvlan \
--subnet=192.168.56.0/24 \
--gateway=192.168.56.1 \
-o parent=eth0 my_macvlan_network
使用 -d macvlan 指定 macvlan型驅動程式並建立新網路 my_macvlan_network。
內內容解密：
-d macvlan：指定 macvlan 驅動程式。--subnet=192.168.56.0/24：指定子網地址。--gateway=192.168.56.1：指定閘道器地址。-o parent=eth0：指定父網路裝置（比如 eth0）。
透過以上步驟和說明，玄貓相信讀者已經對 Docker 的各種網路組態有了更深入的瞭解。希望這些資訊對讀者在實際應用中有所幫助。
Docker 自定義網路：探討橋接、覆寫及 MACVLAN 網路驅動
Docker 提供多種自定義網路選項，以滿足不同的應用需求。這些網路型別包括橋接網路驅動、覆寫網路驅動及 MACVLAN 網路驅動。玄貓將探討這些技術，並提供實務案例與技術選型考量。
自定義橋接網路驅動
自定義橋接網路驅動類別似於 docker0，但擁有更多功能，如 IPAM（IP 位址管理）和服務發現。它提供更大的靈活性，能夠根據需求進行組態。
建立自定義橋接網路
要建立自定義橋接網路，可以使用以下命令：
docker network create [OPTIONS] NETWORK
如果需要指定 IP 位址和子網，可以在命令中直接指定；否則 Docker 會自動分配下一個可用的私有 IP 子網。
讓我們執行這個命令：
docker network create --driver bridge pkNetwork
接著使用 ls 命令來驗證新建立的網路：
docker network ls
我們可以看到剛剛建立的 pkNetwork：
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
33edf6b8d0de pkNetwork bridge local
檢查自定義橋接網路
使用 inspect 命令來檢查 pkNetwork 的詳細資訊：
docker network inspect pkNetwork
這裡是檢查結果的一部分：
[
{
"Name": "pkNetwork",
"Id": "33edf6b8d0de1493a2d7dfde6762c1664ce59ae8b38aa7cae0a5726552d8edd9",
"Created": "2017-07-08T21:59:15.821409856Z",
"Scope": "local",
"Driver": "bridge",
"EnableIPv6": false,
"IPAM": {
"Driver": "default",
"Options": {},
"Config": [
{
"Subnet": "172.20.0.0/16",
"Gateway": "172.20.0.1"
}
]
},
...
}
]
目前這個網路上沒有容器。我們可以透過指定 pkNetwork 來建立幾個容器，然後檢查這個網路以檢視關聯情況。Docker 會在底層 Linux 中建立必要的組態來實作這一點。
港口對映
Docker 中的容器在同一個網路上可以互相通訊。然而，外部存取是被防火牆阻止的，除非明確授予外部連線許可權。這是透過內部埠對映實作的，即將容器埠繫結到主機埠。我們也可以使用 expose 和 publish 命令來先公開埠，再將公開的埠發布到主機介面。
港口對映範例
考慮以下範例：
docker run -d --network pkBridge -p 8000:80 --name tomcatPK tomcat
我們可以透過瀏覽器從外部存取 Tomcat 伺服器。
Docker 的 NAT 組態
在後端，Docker 引擎會在 Linux iptables 中新增 NAT（網路地址轉換）規則。檢查底層 iptables，應該可以看到對映條目。
#### 內容解密：
玄貓在此詳細解說上述程式碼。
此程式碼展示瞭如何在 Docker 中建立一個名為「pkNetwork」的自定義橋接網路並進行相關操作。
首先，使用 `docker network create --driver bridge pkNetwork` 命令建立一個名為「pkNetwork」的橋接網路。
接著，使用 `docker network ls` 命令列出所有 Docker 網路以驗證剛剛建立的「pkNetwork」。
最後，使用 `docker network inspect pkNetwork` 命令檢查「pkNetwork」的詳細資訊。
這段程式碼展示瞭如何在 Docker 中進行自定義橋接網路的建立與檢查操作。
機制與設計考量
橋接驅動僅限於單一主機範疇。覆寫和 MACVLAN 網路驅動則解決了多主機範疇的問題。
覆寫網路驅動
覆寫網路驅動用於實作跨多個主機之間容器的連線。它透過解耦容器網路與底層物理層，並在主機之間建立隧道來實作通訊。這樣所有在同一覆寫網路上的容器都能像在單一主機內一樣互相通訊。
建立覆寫網路
要建立覆寫網路，可以指定子網並由 Docker 自動組態所需設定（例如 Linux 主機之間的橋接以及相關 VXLAN 介面）。
此圖示展示了覆寫網路如何實作跨多主機之間容器的通訊：
graph TD;
A[Container C1] --> B[Overlay Network];
B --> C[Container C2];
B --> D[Container C3];
E[Container C4] --> F[Overlay Network];
F --> G[Container C5];
F --> H[Container C6];
I[Container C7] --> J[Overlay Network];
J --> K[Container C8];
J --> L[Container C9];
內容解密：
此圖示展示了覆寫網路上多個主機之間容器之間的通訊關係。每個容器都連線到同一覆寫網路上，並能夠彼此通訊。這種架構允許容器在不同主機之間進行高效的通訊。
Docker Swarm 與多主機連線
Docker Swarm 提供叢集管理和協調功能，每個節點上的 Docker 引擎都執行在 Swarm 模式下。其多主機連線功能透過覆寫網路驅動來實作。當建立使用覆寫網路的服務時，Swarm 的管理節點會自動將該網路擴充套件到該服務所涉及的所有節點。
MACVLAN 網路驅動
MACVLAN 網路驅動允許每個容器具有自己的 MAC 地址，並直接與物理交換機進行通訊。這種方式適合需要低延遲和高效能的應用場景。
自定義網路總結
- 橋接網路：適合單主機環境下容器之間通訊。
- 覆寫網路：適用於跨多個主機環境下容器之間通訊。
- MACVLAN 網路：適合需要低延遲和高效能環境下直接與物理交換機進行通訊。
玄貓希望這些資訊能幫助你更好地理解和選擇適合你應用需求的 Docker 自定義網路方案。
容器網路解決方案：探討 Macvlan 與 Kubernetes 等技術
在現代的雲端運算與容器化環境中，容器網路的設計與實作至關重要。Docker 提供了多種網路選項，包括 Overlay 網路和 Macvlan 等內建網路驅動程式。此外，Kubernetes 這類別容器協調工具也為管理大規模容器環境提供了強大的支援。以下將詳細探討這些技術，並結合玄貓的實務經驗，提供深度分析與個人洞察。
Macvlan 網路：輕量且高效的網路選項
Macvlan 是一種輕量且簡單的網路驅動程式，不依賴於 Linux 的橋接和埠對映功能。它直接將容器的介面連線到主機的實體介面（例如 eth0 或子介面）。這種設計使得每個虛擬介面都擁有獨特的 MAC 和 IP 地址，從而容器可以直接與外部資源通訊，無需進行 NAT 和埠對映。
Macvlan 網路架構
以下是 Macvlan 網路的基本架構圖示：
graph TD;
A[Host 1] --> B[eth2.70];
A --> C[eth2.80];
D[Host 2] --> E[eth2.70];
D --> F[eth2.80];
B --> G[c1];
C --> H[c2];
E --> I[c3];
F --> J[c4];
此圖示說明：
- Host 1 和 Host 2 分別包含兩個子介面（eth2.70 和 eth2.80）。
- 每個子介面對應一個容器（c1、c2、c3、c4）。
- 容器可以直接透過子介面與外部資源通訊。
Macvlan 網路的優勢在於其簡單性和高效性，但也存在一些限制。例如，同一主機上的不同網路之間的容器無法相互通訊。
Kubernetes：強大的容器協調工具
Kubernetes 是由 Google 主導的一個開源專案，專注於大規模容器管理。它提供了一系列強大的功能來佈署、擴充套件和管理容器化應用程式。以下是 Kubernetes 的主要組成部分及其功能。
Kubernetes 的主要組成部分
graph TD;
A[kubectl] --> B[API Server];
B --> C[Scheduler];
B --> D[Replication Controller];
B --> E[etcd];
C --> F[Worker Node 1];
C --> G[Worker Node 2];
F --> H[Kubelet];
F --> I[Kube Proxy];
F --> J[Pod];
G --> K[Kubelet];
G --> L[Kube Proxy];
G --> M[Pod];
此圖示說明：
- kubectl 是 Kubernetes 的命令列介面，用於與叢集互動。
- API Server 暴露 REST API，處理所有外部和叢集內部的通訊。
- Scheduler 負責將 Pod 處置到適當的 Worker Node。
- Replication Controller 處理 Pod 的擴充套件和縮減。
- etcd 是一個分散式鍵值儲存系統，用於儲存叢集狀態。
API Server 的作用
API Server 是 Kubernetes 的核心元件之一，負責處理所有與叢集的互動。例如，當我們發出一個命令來執行 Tomcat 容器並要求三個例項時：
kubectl run myTomcat --image=Tomcat --replicas=3
API Server 接收到這個請求後，會與 Scheduler 和 Replication Controller 合作來執行這個請求，確保叢集達到所需狀態。
Scheduler 的決策過程
Scheduler 負責將 Pod 處置到適當的 Worker Node。在做出決策時，Scheduler 需要考慮多種因素：
- 節點是否有足夠的資源（如 CPU 和記憶體）來執行 Pod 中的容器。
- 節點是否有足夠的開放埠。
- Pod 是否需要放置在特定節點以避免延遲問題。
- Pod 是否需要分佈在叢集中以支援高用性。
這些因素確保了 Kubernetes 在管理大規模容器時的高效性和可靠性。
技術選型與未來趨勢
在選擇適合的網路和協調工具時，需要根據具體需求進行評估。Macvlan 雖然簡單高效，但在複雜環境中可能不如 Overlay 網路靈活。而 Kubernetes 則提供了強大且靈活的協調功能，適合大規模容器管理。
未來隨著雲端運算和容器技術的發展，我們可以預見更多創新技術將出現，進一步提升容器網路和協調的效能與靈活性。玄貓建議持續關注這些領域的最新動態，並根據實際需求進行技術選型。
