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Docker容器技術之網路配置（5）

阿新 • • 發佈：2020-08-29

目錄

1. Linux核心實現名稱空間的建立

1.1 ip netns命令

可以藉助ip netns命令來完成對 Network Namespace 的各種操作。ip netns命令來自於iproute安裝包，一般系統會預設安裝，如果沒有的話，請自行安裝。

注意：ip netns命令修改網路配置時需要 sudo 許可權。

可以通過ip netns命令完成對Network Namespace 的相關操作，可以通過ip netns help檢視命令幫助資訊：

[root@node02 ~]# ip netns help
Usage: ip netns list
       ip netns add NAME
       ip netns set NAME NETNSID
       ip [-all] netns delete [NAME]
       ip netns identify [PID]
       ip netns pids NAME
       ip [-all] netns exec [NAME] cmd ...
       ip netns monitor
       ip netns list-id

預設情況下，Linux系統中是沒有任何 Network Namespace的，所以ip netns list命令不會返回任何資訊。

1.2 建立Network Namespace

通過命令建立一個名為ns0的名稱空間：

[root@node02 ~]# ip netns list
[root@node02 ~]# ip netns add ns0
[root@node02 ~]# ip netns list
ns0

新建立的 Network Namespace 會出現在/var/run/netns/目錄下。如果相同名字的 namespace 已經存在，命令會報Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists的錯誤。

[root@node02 ~]# ls /var/run/netns/
ns0
[root@node02 ~]# ip netns add ns0
Cannot create namespace file "/var/run/netns/ns0": File exists

對於每個 Network Namespace 來說，它會有自己獨立的網絡卡、路由表、ARP 表、iptables 等和網路相關的資源。

1.3 操作Network Namespace

ip命令提供了ip netns exec子命令可以在對應的 Network Namespace 中執行命令。

檢視新建立 Network Namespace 的網絡卡資訊

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip addr
1: lo: <LOOPBACK> mtu 65536 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

可以看到，新建立的Network Namespace中會預設建立一個lo迴環網絡卡，此時網絡卡處於關閉狀態。此時，嘗試去 ping 該lo迴環網絡卡，會提示Network is unreachable

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1
connect: 網路不可達

通過下面的命令啟用lo迴環網絡卡：

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip link set lo up
[root@node02 ~]# 
[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ping 127.0.0.1  
PING 127.0.0.1 (127.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.060 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.066 ms
64 bytes from 127.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.025 ms
^C
--- 127.0.0.1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.025/0.050/0.066/0.019 ms

1.4 轉移裝置

我們可以在不同的 Network Namespace 之間轉移裝置（如veth）。由於一個裝置只能屬於一個 Network Namespace ，所以轉移後在這個 Network Namespace 內就看不到這個裝置了。

其中，veth裝置屬於可轉移裝置，而很多其它裝置（如lo、vxlan、ppp、bridge等）是不可以轉移的。

1.5 veth pair

veth pair 全稱是 Virtual Ethernet Pair，是一個成對的埠，所有從這對埠一 端進入的資料包都將從另一端出來，反之也是一樣。
引入veth pair是為了在不同的 Network Namespace 直接進行通訊，利用它可以直接將兩個 Network Namespace 連線起來。

1.6 建立veth pair

[root@node02 ~]# ip link add type veth
[root@node02 ~]# ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: ens33: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:dd:54:b6 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.159.161/24 brd 192.168.159.255 scope global noprefixroute dynamic ens33
       valid_lft 1309sec preferred_lft 1309sec
    inet6 fe80::2d92:6f17:5128:80f9/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default 
    link/ether 02:42:06:c5:29:42 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::42:6ff:fec5:2942/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
5: veth1c4e358@if4: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether 56:17:7a:17:60:b4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet6 fe80::5417:7aff:fe17:60b4/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
11: veth710559c@if10: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether a2:f8:89:83:4b:55 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet6 fe80::a0f8:89ff:fe83:4b55/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
13: veth664302c@if12: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether 16:b2:4d:f7:f6:28 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 2
    inet6 fe80::14b2:4dff:fef7:f628/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
15: veth3b5c82d@if14: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default 
    link/ether 1a:b1:44:eb:27:d9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 3
    inet6 fe80::18b1:44ff:feeb:27d9/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever
20: veth0@veth1: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether ce:eb:80:60:da:2f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
21: veth1@veth0: <BROADCAST,MULTICAST,M-DOWN> mtu 1500 qdisc noop state DOWN group default qlen 1000
    link/ether ba:87:52:76:35:c5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

可以看到，此時系統中新增了一對veth pair，將veth0和veth1兩個虛擬網絡卡連線了起來，此時這對 veth pair 處於”未啟用“狀態。

1.7 實現Network Namespace間通訊

下面我們利用veth pair實現兩個不同的 Network Namespace 之間的通訊。剛才我們已經建立了一個名為ns0的 Network Namespace，下面再建立一個資訊Network Namespace，命名為ns1

[root@node02 ~]# ip netns add ns1
[root@node02 ~]# ip netns list
ns1
ns0

然後我們將veth0加入到ns0，將veth1加入到ns1

[root@node02 ~]# ip link set veth0 netns ns0
[root@node02 ~]# ip link set veth1 netns ns1

然後我們分別為這對veth pair配置上ip地址，並啟用它們

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 up
[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip addr add 10.0.0.1/24 dev veth0
[root@node02 ~]# ip netns exec ns1 ip link set lo up
[root@node02 ~]# ip netns exec ns1 ip link set veth1 up
[root@node02 ~]# ip netns exec ns1 ip addr add 10.0.0.2/24 dev veth1

檢視這對veth pair的狀態

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
20: veth0@if21: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether ce:eb:80:60:da:2f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet 10.0.0.1/24 scope global veth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::cceb:80ff:fe60:da2f/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@node02 ~]# ip netns exec ns1 ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
21: veth1@if20: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
    link/ether ba:87:52:76:35:c5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
    inet 10.0.0.2/24 scope global veth1
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::b887:52ff:fe76:35c5/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

從上面可以看出，我們已經成功啟用了這個veth pair，併為每個veth裝置分配了對應的ip地址。我們嘗試在ns1中訪問ns0中的ip地址：

[root@node02 ~]# ip netns exec ns1 ping 10.0.0.1
PING 10.0.0.1 (10.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.065 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.079 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.034 ms
^C
--- 10.0.0.1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2000ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.034/0.059/0.079/0.019 ms

可以看到，veth pair成功實現了兩個不同Network Namespace之間的網路互動。

1.8 veth裝置重新命名

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip link set veth0 down
[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip link set dev veth0 name eth0
[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip a
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 ::1/128 scope host 
       valid_lft forever preferred_lft forever
20: eth0@if21: <BROADCAST,MULTICAST> mtu 1500 qdisc noqueue state DOWN group default qlen 1000
    link/ether ce:eb:80:60:da:2f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
    inet 10.0.0.1/24 scope global eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@node02 ~]# ip netns exec ns0 ip link set eth0 up

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