Network Namespace 是 Linux 内核提供的一种功能，是实现网络虚拟化的关键，它能够创建多个隔离的网络空间，每个空间拥有独立的网络栈信息。无论是虚拟机还是容器，在运行时都仿佛处于独立的网络中。不同Network Namespace的资源是相互不可见的，因此它们之间无法直接通信。
实例1
假设一台物理机有4块物理网卡，可以创建4个名称空间（NS），每个网卡设备可以单独关联到一个特定的名称空间中。
这4个网卡分别对应一个唯一的名称空间。各名称空间相互隔离，彼此不可见，因此一个设备对应一个名称空间。
因为与物理网卡绑定，每个名称空间可以直接连接外网，并配置IP地址。
# 容器端网卡if5,ip[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox/ # ip a1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue 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 forever4: eth0@if5: mtu 1500 qdisc noqueue link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever# 宿主机网卡if4,ip[root@localhost ~]# ip a......5: veth2d6f8e9@if4: mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP group default link/ether 1a:66:5e:d2:c1:66 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0 inet6 fe80::1866:5eff:fed2:c166/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever # ping外网测试[root@localhost ~]# docker run -it --rm busybox/ # ping www.baidu.comPING www.baidu.com (182.61.200.7): 56 data bytes64 bytes from 182.61.200.7: seq=0 ttl=127 time=22.262 ms64 bytes from 182.61.200.7: seq=1 ttl=127 time=22.218 ms^C--- www.baidu.com ping statistics ---2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet lossround-trip min/avg/max = 22.218/22.240/22.262 ms
实例2
如果名称空间的数量超过物理网卡的数量，我们可以使用虚拟网卡设备，通过纯软件的方式来模拟一组设备。
Linux内核支持两种级别的设备模拟：二层设备（交换机）和三层设备（路由器）。
Linux内核模拟的二层设备的网络接口设备是成对出现的；Linux内核原生支持二层虚拟网桥设备，即用软件虚拟交换机的功能。如下图所示：
此时再创建一个名称空间，并配置相同网段，这两个名称空间可以相互通信，如下图所示：
从网络通信的物理设备到网卡都是用纯软件的方式来实现，这种实现方式称为虚拟化网络。
2、单节点容器间通信
如果同一台物理机上的两个容器需要通信，我们可以在该主机上建立一个虚拟交换机，然后让两个容器各自通过纯软件的方式创建一对虚拟网卡，一半在容器上，一半在虚拟交换机上，从而实现通信。如下图所示：
# 创建两个容器[root@localhost ~]# docker psCONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES323d804ed27e busybox "sh" 3 seconds ago Up 2 seconds bus22c791ac9dba2 busybox "sh" 16 seconds ago Up 16 seconds bus1# 查看容器bus1的ip[root@localhost ~]# docker exec -it bus1 /bin/sh/ # ip a1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue 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 forever6: eth0@if7: mtu 1500 qdisc noqueue link/ether 02:42:ac:11:00:02 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 172.17.0.2/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever# 查看容器bus2的ip[root@localhost ~]# docker exec -it bus2 /bin/sh/ # ip a1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue 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 forever8: eth0@if9: mtu 1500 qdisc noqueue link/ether 02:42:ac:11:00:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet 172.17.0.3/16 brd 172.17.255.255 scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever# 用容器bus2ping容器bus1/ # ping 172.17.0.2PING 172.17.0.2 (172.17.0.2): 56 data bytes64 bytes from 172.17.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.100 ms64 bytes from 172.17.0.2: seq=1 ttl=64 time=0.081 ms^C--- 172.17.0.2 ping statistics ---2 packets transmitted, 2 packets received, 0% packet lossround-trip min/avg/max = 0.081/0.090/0.100 ms
如果容器需要跨交换机通信，该如何操作呢？
我们可以创建两个虚拟交换机，每个交换机连接不同的容器，如下图所示。如果要让C1和C3通信，可以通过名称空间创建一对网卡，一端连接SW1，另一端连接SW2，这样两个交换机就连起来了，C1和C3这两个位于不同交换机的容器就可以实现通信。
然而，如果C1和C3不在同一网络中呢？
如果不在同一网络，我们必须通过路由转发才能使其通信，也就是在两台交换机之间添加一个路由器。Linux内核本身支持路由转发，只需启用路由转发功能即可。我们可以启动一个容器，在该容器内运行一个内核，并启用其转发功能，这样就模拟了一台路由器，通过这台路由器实现路由转发。如下图所示：
3、不同节点容器间通信
要实现c1和c5的通信，使用桥接容易产生广播风暴，因此尽量避免使用桥接方式进行通信。
如果既不能使用桥接，又需要与外部实现通信，我们只能使用NAT技术。通过DNAT将容器的端口暴露到宿主机上，通过访问宿主机的端口来实现访问容器内部的目的，而在请求端我们需要做SNAT将数据包通过宿主机的真实网卡转发出去。
由于NAT转换需要两次，因此效率较低。
此时，我们可以采用一种称为Overlay Network（叠加网络）的技术来实现不同节点间容器的相互通信功能。
Overlay Network会将报文进行隧道转发，也就是在报文发出去之前为其添加一个IP首部，如上图中的1.1和1.2部分，这里的1.1是源，1.2是目标。当宿主机2收到报文后解封装，发现目标容器是C2，于是将包转发给C2。
以上就是Docker 容器虚拟化的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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