如何使用Flannel搭建跨主机互联的容器网络

当您将多台服务器节点组成一个Docker集群时，需要对集群网络进行设置，否则默认情况下，无法跨主机容器互联，接下来我们首先分析一下原因。

跨主机容器互联

下图描述了一个简单的集群网络，在该集群内，有两台服务器甲和乙，每台服务器上都有两张网卡，分别连接公网和私网，两台服务器可以通过私网互联，在两个服务器节点上分别安装了Docker，并且运行了A/B/C/D 4个容器。

每台服务器节点上都有一个 docker0 网桥，这是docker启动后初始化的虚拟设备，每个容器都与docker0网桥连接，并且，容器的IP由docker自动分配。

但是这个默认情况下的网络设置不支持跨主机的容器互联，原因有两方面。

一，跨主机访问容器，没有有效路由

比如，容器A要访问容器D，请求的地址为 192.168.1.4 ，但是主机甲并不知道该将这个IP发送到那个网络设备上，主机甲也不知道主机乙内部有个容器D。

二，多个节点上的容器网段冲突

默认情况下，docker启动后初始化 docker0 网桥时，会随机分配一个IP段，那么，如果不加以协调，多个节点内的容器网络有可能会冲突，比如上图中两个网络都采用了 192.168.1.1/24 网段，在这种情况下，就会导致容器IP冲突，比如 B 和 C。

那么，只需要解决这两个问题，我们就可以实现跨主机的容器互联。

脉冲云集群网络设置

使用脉冲云可以非常轻易地完成集群网络设置。在增加集群时，只需要将集群的网络类型设置为Flannel即可。

Flannel 是一个专门用于容器网络互联的软件，脉冲云会自动地在您的服务器节点上部署Flannel实现容器互联。

设置Flannel时，可以指定容器局域网段和子网掩码，如上图所示，如果选择局域网段为 172.16.0.0/12 子网掩码为 255.255.240.0 那么，在整个集群网络中，就可以分配256个子网，IP段分别为 172.16.0.0/20、 172.16.16.0/20、 172.16.32.0/20 等等，每个子网中可以再分配 4096 个IP。每个节点的 docker0 网桥使用一个子网，每个容器使用一个子网内的IP，那么我们就可以组成下图中所示网络。

图中，主机甲的docker被分配到了 172.16.0.1/20 子网，主机已的docker被分配到了172.16.16.1/20 子网，两个子网都处在一个由Flannel管理的虚拟网络 172.16.0.0/12 中，图中以虚线代表。

到此，在Flannel的协调下，各个主机上的Docker子网IP就不会再冲突了，另外，Flannel会维护容器网络的路由规则，容器A就可以通过172.16.16.3访问容器D了，也就实现了跨主机容器互联。

Flannel维护的容器网络是一个虚拟网络，在图中的虚线也是为了抽象理解，如果你对Flannel的实现方式感兴趣，可以继续查阅Flannel的官方文档。

一些说明
· 上文中为了简化方便理解，网桥IP和子网IP段没有分开说明，在上图中，主机甲所分配的子网网段是 172.16.0.0/20 ，网段中的第一个IP 172.16.0.1 ，用作网桥设备的IP。
· 由于一个网段中第一个IP用作网桥设备IP，最后一个IP用作广播IP，所以在一个子网中，理论上可以分配 4096 个IP，但是实际上只有4094 个IP可用。
· 在设置脉冲云集群网络时，选择的集群网段请勿与已经存在的网络冲突，比如目标集群已经存在了 10.0.0.0/8网络，那么请选择 172.16.0.0/12 或 192.168.0.0/16 作为容器网络。

组网IP

在上文Flannel网络的示意图中，有三个网络，公网 0.0.0.0/0 ，私网 10.0.0.0/8 和虚拟的容器网络172.16.0.0/12 ，强调容器网络是虚拟网络原因是，这个网络上的数据必须以其他网络为载体，这个网络是一个二级网络。

比如，主机甲上的容器A给主机乙上的容器D发送数据，数据会被路由到 docker0 网桥上，然后数据会被Flannel通过主机甲的真实网卡，发送到主机乙的网卡上，主机乙上运行的Flannel，继续将数据转发到主机乙的docker0 网桥上，最后到达容器D。

那么如果主机有多张网卡，就像图中那样，有两张网卡分别连接公网和私网，那么我们需要为Flannel指定一个网卡/IP用以发送数据，这个IP，我们称为组网IP。即告诉主机甲上运行的Flannel，使用哪个网卡/IP 去寻找主机乙。

使用脉冲云组建的集群，会默认使用节点的公网IP作为组网IP。那么，多个节点之间的数据通信会被发送到公网之上，除非是跨机房互联，一般情况下，我们希望节点间通过内网传输数据，以提高性能，或降低费用。

将主机添加到集群后，在主机设置页面，选择组网IP即可指定各个主机节点分别使用的组网IP。

NAT设备后的集群

NAT，即网络地址转换，常用的路由器就是NAT设备，在有NAT设备的网络拓扑中，局域网内的主机只有内网IP，没有公网IP，网络如下所示：

在这种网络模型下，各个服务器节点主机都通过路由器 8.8.8.8 连接脉冲云，所以脉冲云只能获取到各个服务器的公网IP为 8.8.8.8 ，按上文所述，脉冲云会默认使用公网IP 8.8.8.8 作为Flannel的组网IP，在这种情况下，会导致Flannel组网失败，甚至Flannel会无法启动，因为主机上并不存在一个IP为 8.8.8.8 的网卡。

为解决这种问题，只需要手动设置每一个节点的组网IP即可。

某些云服务商的主机也是在NAT设备之后的，比如阿里云服务器，如果使用了阿里云的VPC网络，即使给服务器绑定了公网IP 8.8.8.8，但是从主机上看，并没有绑定公网IP的网卡设备，只有一个内网网卡，原因就是有NAT设备存在。这种情况下，也需要指定内网IP为组网IP。