【swarm】Docker跨主机网络:overlay

Docker早期版本中,是不支持跨主机通信网络驱动的,也就是说明如果容器部署在不同的节点上面,只能通过暴露端口到宿主机上,再通过宿主机之间进行通信。随着docker swarm集群的推广,docker也有了自家的跨主机通信网络驱动,名叫overlay,overlay网络模型是swarm集群容器间通信的载体,将服务加入到同一个网段上的overlay网络上,服务与服务之间就能够通信。


不同主机间的容器之间通信方式,大概有三种:

使用端口映射:直接把容器的服务端口映射到主机上,主机直接通过映射出来的端口通信。

把容器放到主机所在的网段:修改 docker 的 ip 分配网段和主机一致,还要修改主机的网络结构。

第三方项目:flannel,weave 或者 pipework 等,这些方案一般都是通过 SDN 搭建 overlay 网络达到容器通信的。


 docker swarm, 这是 docker 开发的容器集群管理工具,和 docker API 兼容性很好。

注意: docker overlay 网络可以单独使用,不是必须和 swarm 绑定在一起的。这里使用 swarm,是因为它的简单易用,并且更容易说明问题。




容器之间的通信


overlay网络模型在docker集群节点间的加入了一层虚拟网络,它有独立的虚拟网段,意味着docker容器发送的内容,会先发送到虚拟子网,再由虚拟子网包装为宿主机的真实网址进行发送。

这也意味着在overlay网络模型上,docker不会暴露端口给宿主机,所有有关网络的事情都交给overlay去处理了,这样的好处就是在同一台服务器,不会引起端口冲突(例如启动两个不同的容器,监听的端口相同),理解这点非常重要。


在早期使用docker进行微服务部署时,你肯定干过将docker容器所在宿主机的ip作为注册地址,因为如果你将容器内的ip作为注册地址,其他服务将不可访问你的服务,只有一条路,就是将宿主机的ip挂在容器内部处理,或者在容器内部添加ip地址环境变量来处理。

当使用docker swarm进行集群服务部署时,这个问题自然也就随之解决了,当服务已加入到overlay网络中,服务容器内会获得一个overlay网络的一个地址。


dubbo默认会拿eth0的ip作为注册地址,因此服务只需要将docker容器的ip地址作为注册地址就行了,只要服务与服务之间在同一个ovelay网段下,就可以进行通信。


提供者和消费者同时部署了2个实例,在相同overlay网段下,相互之间是可通信的。


负载均衡特性


服务的端口会交给overlay网络去处理。在Overlay网络下,即使该节点并没有部署指定服务,也会监听该服务的端口,docker通过这个特性实现了访问任意一个节点+服务对应端口,就可以访问服务,而且还具备负载均衡特性。

基于该特性,把服务的网关加入集群后,无需关心网关被分配在哪个节点上,只需要在集群再上一层nginx层配置若干个节点ip+网关服务端口,就可实现双层负载均衡,即nginx访问网关时的负载均衡,访问集群时的负载均衡。

如果此时你正在搭建docker swarm集群,我建议你把网关项目同时加入到集群中,再通过nginx做双层负载均衡。



swarm load balancer



Compose编排文件的网络选择


编排文件有个不太灵活的地方, 初次使用它来创建swarm集群的人可能会犯一些错误:

1.如果你没有指定网络,它会给你默认创建一个网络,如:stackname_default

2.假如两个stack栈分别属于不同的overlay网络,那么不同stack栈的服务是不可以进行通信的

3.如果你指定一个网络,没有写name属性的,那么它会在你指定的网络名字前面加个stackname

4.如果该网络已存在,在部署时还会报错,不会智能将该stack服务地加入该网络中


为防止overlay的网络会跟其它网络有冲突,更严谨的做法是自定义overlay网段:

# cat  create_docker_gwbridge.sh

#################################################

#!/bin/bash

docker_bip: "172.17.0.1/16"

gwbridge_subnet: "172.18.0.0/16"

gwbridge_gateway: "172.18.0.1"


docker network create \

  --driver=bridge \

  --subnet="${gwbridge_subnet}" \

  --gateway="${gwbridge_gateway}" \

  --opt "com.docker.network.bridge.name"="docker_gwbridge" \

  --opt "com.docker.network.bridge.enable_icc"="false" \

  --opt "com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade"="true" \

  docker_gwbridge

#################################################





在编排文件的networks上配置defualt属性,在defualt属性下面添加external属性,在其下面填写刚刚生成的网络的名称。


这么做的好处是可以灵活地将不同stack服务栈加入到相同网络下,也可避免上面提到的几个坑。


 Swarm有Service的概念。

一个Service是指使用相同镜像、同时运行的多个容器,多个容器同时一起对外提供服务,多个容器之间负载均衡。每个Service会有一个浮动IP(VIP),各个容器还有自己的物理IP。

创建基于Swarm的Overlay网络,将Service挂载到此网络上。然后Service中的各个容器便可以通过Service名称(同时也是一个DNS名称)和IP地址实现网络互通。

同一个Service内,多个容器之间的负载均衡有两种方案:



云环境限制

由于docker原生的overlay网络使用的是标准的vxlan协议,使用的端口也是标准的vxlan端口(UDP 4789)。

各个云环境,如阿里云,腾讯云,也都是使用的vxlan,所以会有冲突,UDP 4789网络是被占用的。

目前也没有找到变通的办法,docker目前为止还不支持自定义vxlan端口。


参考


docker swarm 集群及多主机overlay网络测试

http://www.huilog.com/?p=1038


docker 跨主机网络:overlay 简介

https://cizixs.com/2016/06/13/docker-overlay-network


Docker Overlay网络的一些总结

https://objcoding.com/2019/02/21/docker-swarm-networks


Swarm使用原生的overlay网络

https://www.cnblogs.com/bigberg/p/8779302.html


Docker 三剑客之 Docker Swarm(基于 overlay 组网通信)

https://www.cnblogs.com/xishuai/p/docker-swarm-overlay.html

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