Docker Macvlan

參考博客：https://blog.csdn.net/daye5465/article/details/77412619

一、Macvlan

　　交換機的vlan是根據端口來划分的，如果一個PC接入vlan10的端口它就在vlan10中，否則就在其他vlan中。而 MAC VLAN 則可以有效解決這個問題，它根據 終端設備的 MAC 地址來划分 VLAN。這樣，即使用戶改變了接入端口，也仍然處在原 VLAN 中。

　　macvlan 允許你在主機的一個網絡接口上配置多個虛擬的網絡接口，這些網絡 interface 有自己獨立的 mac 地址，也可以配置上 ip 地址進行通信。macvlan 下的虛擬機或者容器網絡和主機在同一個網段中，共享同一個廣播域。macvlan 和 bridge 比較相似，但因為它省去了 bridge 的存在，所以配置和調試起來比較簡單，而且效率也相對高。除此之外，macvlan 自身也完美支持 VLAN。

       同一Vlan間數據傳輸是通過二層互訪，即mac地址實現的，不需要使用路由。不同vlan的用戶單播默認不能直接通信，如果想要通信，還需要三層設備做路由，Macvlan也是如此。用Macvlan技術虛擬出來的虛擬網卡，在邏輯上和物理網卡是對等的。物理網卡也就相當於一個交換機，記錄着對應的虛擬網卡和MAC地址，當物理網卡收到數據包后，會根據目的mac地址判斷這個包屬於哪一個虛擬網卡。

 

　　1.1 條件

1. Macvlan是Linux內核支持的網絡接口。要求的Linux內部版本是v3.9–3.19和4.0+。
2. 大多數雲服務商限制了macvlan。確保自身的網絡設備可以使用
3. 只適合在linux服務器上運行。Mac和windows版本的Docker並不支持，在Windows Server中Docker EE也不支持
4. 請將網卡名稱 eth0 改成自己的網卡名稱

　　1.2 工作原理

1. 通過為物理網卡創建Macvlan子接口，允許一塊物理網卡擁有多個獨立的MAC地址和IP地址。虛擬出來的子接口將直接暴露在底層物理網絡中。從外界看來，就像是把網線分成多股，分別接到了不同的主機上一樣。
2. 物理網卡收到包后，會根據收到包的目的MAC地址判斷這個包需要交給哪個虛擬網卡。

　　1.3 工作模式

• VEPA(Virtual Ethernet Port Aggregator)mode：需要主接口連接的交換機支持 VEPA/802.1Qbg 特性。所有發送出去的報文都會經過交換機，交換機作為再發送到對應的目標地址（即使目標地址就是主機上的其他 macvlan 接口），也就是 hairpin mode 模式，這個模式用在交互機上需要做過濾、統計等功能的場景。
• Brideg mode： 常用  通過虛擬的交換機將主接口的所有 macvlan 接口連接在一起，這樣的話，不同 macvlan 接口之間能夠直接通信，不需要將報文發送到主機之外。這個模式下，主機外是看不到主機上 macvlan interface 之間通信的報文的
• Private mode： 過濾掉所有來自其他 macvlan 接口的報文，因此不同 macvlan 接口之間無法互相通信
• Passthru mode：

二、配置Docker Macvlan

　　2.1 系統環境

hostname	hostip	kernel
docker2	172.16.200.218	4.15.7-1.el7.elrepo.x86_64
docker3	172.16.200.223	4.15.7-1.el7.elrepo.x86_64

 　　2.2 Bridge Macvlan

　　1. 兩台機器都做同樣的操作

docker network create -d macvlan \
> --subnet=172.16.30.1/24 \
> --gateway=172.16.30.1 \
> -o parent=eno16777736 \
> my-macvlan-net

# -d macvlan ： 創建macvlan網絡
# subnet : 子網
# gateway: 網關
# -o parent=eno16777736 ：橋接到網卡（名稱為自己機器的網卡名稱）
# my-macvlan-net ：新建的macvlan 網絡的名稱

　　

　　查看：

　　

　　

　　2. 創建容器測試聯通　

       單機使用macvlan創建容器測試聯通

# docker 2

docker run -it --net my-macvlan-net --ip=172.16.30.9 busybox

docker run -it --net my-macvlan-net --ip=172.16.30.10 busybox

# 測試聯通
/ # ping 172.16.30.10
PING 172.16.30.10 (172.16.30.10): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.30.10: seq=0 ttl=64 time=0.168 ms
64 bytes from 172.16.30.10: seq=1 ttl=64 time=0.048 ms
64 bytes from 172.16.30.10: seq=2 ttl=64 time=0.057 ms


# 聯通沒有問題

　　

　　3. macvlan網絡

　　

　　① 查看C1和C2的網絡設備

　　

　　除了lo,兩個容器中都有一個eth0,並且后面都有@if2。這表明該 interface 有一個對應的 interface，其全局的編號為 4。Macvlan就是在物理網卡上虛擬出來新的虛擬網卡，所以有理由認為這個interface就是eno16777736（我本機網卡名稱）

　　② 確認網卡

　　

　　可見eth0 就是 eno16777736 通過macvlan虛擬出來的interface。

　　③ 數據傳輸

　　連接在虛擬網卡上的C1和C2同屬於一個vlan（macvlan技術），它們之間傳輸數據不需要經過網關（路由），是通過二層轉發，此時的物理網卡就相當於交換機。

　　事實上，網關容器也ping不同（不用經過網關）。

　　

　　

　　4. 雙機macvlan聯通

　　在docker3這台機器上已經創建macvlan的網絡　

# docker 3

[root@docker3 ~]# docker run -it --net my-macvlan-net --ip=172.16.30.11 busybox

/ # ping 172.16.30.10
PING 172.16.30.10 (172.16.30.10): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.30.10: seq=0 ttl=64 time=0.552 ms
c64 bytes from 172.16.30.10: seq=1 ttl=64 time=0.169 ms
64 bytes from 172.16.30.10: seq=2 ttl=64 time=0.189 ms

　　

　　3個容器間都可以相互ping同，和上面講的差不多，物理網卡相當於交換機，都是vlan間數據傳輸，只是外部多加了一個交換機。這和交換機的vlan有點類似：

　　　

　　但交換機做的vlan,交換機和交換機之間接口要做trunk，才允許vlan數據包通過。而Macvlan是根據MAC地址來划分vlan的，並不需要設置trunk。

 

　　注：容器並不能ping同網關、物理網卡地址和外網地址，這是macvlan自身安全性和隔離性的體現，並不是docker容器的原因。

三、用子接口實現多macvlan網絡

　　Macvlan 會獨占主機的網卡，也就是說網卡只能創建一個macvlan網絡：

[root@docker3 ~]# docker network create -d macvlan --subnet=172.16.90.0/24 --gateway=172.16.90.1 -o parent=eno16777736 my-macvlan-net2
Error response from daemon: network dm-d6a68779842b is already using parent interface eno16777736


# 再在同一個網卡上創建macvlan網絡，就報錯了

　　主機的網卡數量有限，但是macvlan不僅可以連接到interface，也可以連接到sub-interface（如：eno16777736.xxx）

　　一個網絡接口可以創建的子接口數量為4094

      先刪除原本的macvlan網絡

docker network rm my_macvlan_net

　　

　　1. 創建子接口　

[root@docker3 ~]# ip link add link eno16777736 name eno16777736.100 type vlan id 100

[root@docker3 ~]# ip link add link eno16777736 name eno16777736.101 type vlan id 101
[root@docker3 ~]# ifconfig

　　

　　如果這兩個子接口沒有起來，重啟一下服務器

 

　　2. 根據子接口創建macvlan網絡　

[root@docker3 ~]# docker network create -d macvlan \
> --subnet=172.16.100.0/24 \
> --gateway=172.16.100.1 \
> -o parent=eno16777736.100 \
> macvlan_net100

# parent 選擇剛創建的子接口

 

　　3. 根據新的macvlan網絡創建容器　　

[root@docker3 ~]# docker run -it --net macvlan_net100 --name box1 --ip=172.16.100.11 busybox

[root@docker3 ~]# docker run -it --net macvlan_net100 --name box2 --ip=172.16.100.12 busybox

　　4. 測試網絡連通　　

[root@docker3 ~]# docker exec box1 ping 172.16.100.12
PING 172.16.100.12 (172.16.100.12): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.100.12: seq=0 ttl=64 time=0.157 ms
64 bytes from 172.16.100.12: seq=1 ttl=64 time=0.059 ms
64 bytes from 172.16.100.12: seq=2 ttl=64 time=0.047 ms
64 bytes from 172.16.100.12: seq=3 ttl=64 time=0.048 ms

　　表明在同一台機器上，同一個子接口下的vlan中的設備是互通的

 　　5.測試不同子接口下vlan間的互通

 　　其實vlan間默認單播不能直接通信，如果想要通信需要三層路由。Macvlan也是如此：

　　創建子接口101的容器（先創建macvlan_net101網絡）　　

docker run -it --name box3 --net macvlan_net101 --ip 172.16.101.10 busybox

docker run -it --name box4 --net macvlan_net101 --ip 172.16.101.9 busybox

　　測試：

[root@docker3 ~]# docker exec box3 ping 172.16.101.9
PING 172.16.101.9 (172.16.101.9): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.101.9: seq=0 ttl=64 time=0.223 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=1 ttl=64 time=0.050 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=2 ttl=64 time=0.050 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=3 ttl=64 time=0.052 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=4 ttl=64 time=0.052 ms
^C
[root@docker3 ~]# docker exec box3 ping 172.16.100.11
^C


# 可以看出同一個vlan中的容器是可以直接通信的

#  不同vlan即不同子接口下的容器不能直接通信

　　6.多主機間多子接口通信　　

　　多機間Macvlan子接口vlan通信和 Macvlan Bridge是一樣的，同一個vlan間的容器是可以互訪的，不同子接口下即不同vlan間默認不能直接通信。

 　　在docker2上面也創建兩個子接口100和101 ,其實重復docker3的操作

 　　創建兩個容器，分別屬於vlan100 和 vlan 101

[root@docker2 ~]# docker run -itd --name box21 --net macvlan_net100 --ip 172.16.100.21 busybox
3934bc62132d4cd8dec9a1cfae64f36ac2d056013a53c5d73a3345afaefee482

[root@docker2 ~]# docker run -itd --name box22 --net macvlan_net101 --ip 172.16.101.22 busybox
2e1c223ae54d430d6c6808fd89b5db8488591edf7c799ec6bd57cb40c2fff421

# box21 : vlan100   172.16.100.21

# box22: vlan101   172.16.101.22

　　測試雙機間的互聯：　

root@docker2 ~]# docker exec box21 ping 172.16.100.11
PING 172.16.100.11 (172.16.100.11): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.100.11: seq=0 ttl=64 time=4.585 ms
64 bytes from 172.16.100.11: seq=1 ttl=64 time=0.198 ms
64 bytes from 172.16.100.11: seq=2 ttl=64 time=0.205 ms
64 bytes from 172.16.100.11: seq=3 ttl=64 time=0.225 ms
^C

[root@docker2 ~]# docker exec box21 ping 172.16.101.22


^C
[root@docker2 ~]# docker exec box22 ping 172.16.101.9
PING 172.16.101.9 (172.16.101.9): 56 data bytes
64 bytes from 172.16.101.9: seq=0 ttl=64 time=4.789 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=1 ttl=64 time=0.197 ms
64 bytes from 172.16.101.9: seq=2 ttl=64 time=0.182 ms
^C

# 上述顯示 雙機間同vlan 間可以相互通信

#  不同vlan間不能直接通信