[头脑风暴] 解读Docker Bridge网络模型

背景

这几天在研究Kubernetes， 遇到一个有意思的nodejs镜像：luksa/kubia

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# 不带端口映射启动容器docker  run  -it -d   luksa/kubia# 连接到默认的Bridge网桥，容器IP是 172.17.0.2

之后，在宿主机使用容器IP和8080 端口可访问该容器nodejs服务

对此我有几个疑问，这几个疑问在我看来有点与我之前对docker 网络的认知相冲突。 Q1. 不是说如果容器没有端口映射，容器内外隔离吗，怎么在宿主机使用容器IP还可以访问？ Q2. 使用容器IP:8080可以访问nodejs服务，这个8080从哪里来？

头脑风暴

首先排除一些同事说法：这个容器是以host网络模型连到宿主机，所以可以在宿主机通过容器IP访问。这个新建容器肯定还是连接到默认的bridge网桥上。

  • All containers without a --network specified, are attached to the default bridge network.
  • In terms of Docker, a bridge network uses a software bridge which allows containers connected to the same bridge network to communicate, while providing isolation from containers which are not connected to that bridge network.

对于Q1，我有个误区：没有端口映射，容器内外网络隔离，宿主机是无法访问容器的。 A: 实际上，对于加入同一bridge网桥上的容器，网桥内外网络确实是隔离的，网桥上的容器都可以相互连接。 而我们的宿主机也在这个默认的bridge网桥设备上，其IP地址是网桥设备的网关(172.17.0.1)。

Q3.那端口映射到底起什么作用呢？ A：网桥模型确保了网桥内容器可相互访问，但除此网桥之外的网络均不能访问容器， 这也正是bridge网络隔离的效果。 端口映射-p表示容器绑定宿主机的网卡端口来实现转发访问，绑定的网卡决定了你对外暴露的程度。

  1. 绑定宿主机的回环地址127.0.0.1
 docker run -it  -d  -p 127.0.0.1:8080:8080 luksa/kubia

那么在宿主机内只能使用127.0.0.1:8080访问容器

  1. 绑定宿主机的物理地址 10.201.80.126
docker run -it  -d  -p 10.201.80.126:8080:8080 luksa/kubia

那么可使用宿主机物理IP10.201.80.126:8080访问容器，这样局域网机器就能访问到容器了 3. 不写IP，这样会绑定到0.0.0.0，也就是宿主机所有的网卡。

docker run -it  -d  -p 8080:8080 luksa/kubia

很显然，宿主机内回环地址和物理地址均可以访问该容器了。

再回到上面的Q2问题，通过容器IP:8080访问容器，8080是哪里来的？

8080是容器内nodejs进程的监听端口，我们在构建镜像时本就无所谓使用expose指令

The EXPOSE instruction does not actually publish the port. It functions as a type of documentation between the person who builds the image and the person who runs the container, about which ports are intended to be published.

所以在docekr ps时候，并不会在PORTS列显示任何内容，但是通过容器IP可直接连通容器内进程监听端口。

为啥访问容器IP：8080 就可以访问容器内nodejs提供的服务？

这是因为容器镜像在构建的时候，一般在0.0.0.0地址上监听请求，这意味着程序在所有地址的8080端口上监听请求。

这样就延伸出一个有趣的现象，让我们进入容器内部：

docker exec -it 3cc9f428fc25 bash 
 curl 127.0.0.1:8080 curl 127.0.0.2:8080 curl 127.0.1:8080 curl 172.17.0.2:8080 curl 172.17.2:8080

几个看起来错误的IP竟然也可以访问nodejs服务， 这正是nodejs在http://0.0.0.0:8080地址监听请求的结果。

​​​​​​# 截取自该镜像构建源码：https://github.com/luksa/kubia-qps/blob/master/kubia-qps/app.js 
var www = http.createServer(handler);www.listen(8080);
# nodejs: server.listen([port[, host[, backlog]]][, callback]) apiIf host is omitted, the server will accept connections on the unspecified IPv6 address (::) when IPv6 is available, or the unspecified IPv4 address (0.0.0.0) otherwise.

猜想+ 验证+ 源码支持，回应了一开始的几个疑问，对容器Bridge的网络认知进一步加深。

总结输出

  1. bridge网桥内容器通过容器IP相互访问，外部网络隔离
  2. docker run -p 参数通过端口映射，让bridge网桥外网络可以访问容器
  3. 一般情况下，对外提供web服务的docker镜像会在0.0.0.0 地址上监听请求
  • https://en.wikipedia.org/wiki/0.0.0.0
  • https://github.com/luksa/kubia-qps/blob/master/kubia-qps/app.js
  • https://linuxize.com/post/check-listening-ports-linux/