Docker网络原则入门：EXPOSE，-p，-P，-link

如果你已经构建了一些多容器的应用程序，那么肯定需要定义一些网络规则来设置容器间的通信。有多种方式可以实现：可以通过--expose参数在运行时暴露端口，或者在Dockerfile里使用EXPOSE指令。还可以在Docker run的时候通过-p或者-P参数来发布端口。或者通过--link链接容器。虽然这些方式几乎都能达到一样的结果，但是它们还是有细微区别。那么到底应该使用哪一种呢？

使用-p或者-P来创建特定端口绑定规则最为可靠，EXPOSE可以看做是容器文档化的方式，谨慎使用--link的方式。

在比较这些不同方式之前，我们先分别了解细节。

通过EXPOSE或者-expose暴露端口

有两种方式可以用来暴露端口：要么用EXPOSE指令在Dockerfile里定义，要么在docker run时指定--expose=1234。这两种方式作用相同，但是，--expose可以接受端口范围作为参数，比如 --expose=2000-3000。但是，EXPOSE和--expose都不依赖于宿主机器。默认状态下，这些规则并不会使这些端口可以通过宿主机来访问。

基于EXPOSE指令的上述限制，Dockerfile的作者一般在包含EXPOSE规则时都只将其作为哪个端口提供哪个服务的提示。使用时，还要依赖于容器的操作人员进一步指定网络规则。和-P参数联合使用的情况，下文会进一步阐述。不过通过EXPOSE命令文档化端口的方式十分有用。

本质上说，EXPOSE或者--expose只是为其他命令提供所需信息的元数据，或者只是告诉容器操作人员有哪些已知选择。

实际上，在运行时暴露端口和通过Dockerfile的指令暴露端口，这两者没什么区别。在这两种方式启动的容器里，通过docker inspect $container_id | $container_name查看到的网络配置是一样的：

"NetworkSettings": {
"PortMapping": null,
"Ports": {
    "1234/tcp": null
}
},
"Config": {
"ExposedPorts": {
    "1234/tcp": {}
}
}

可以看到端口被标示成已暴露，但是没有定义任何映射。注意这一点，因为我们查看的是发布端口。

ProTip：使用运行时标志--expose是附加的，因此会在Dockerfile的EXPOSE指令定义的端口之外暴露添加的端口。

使用-p发布特定端口

可以使用-p参数显式将一个或者一组端口从容器里绑定到宿主机上，而不仅仅是提供一个端口。注意这里是小写的p，不是大写。因为该配置依赖于宿主机器，所以Dockerfile里没有对应的指令，这是运行时才可用的配置。-p参数有几种不同的格式：

ip:hostPort:containerPort| ip::containerPort | hostPort:containerPort | containerPort

实际中，可以忽略ip或者hostPort，但是必须要指定需要暴露的containerPort。另外，所有这些发布的规则都默认为tcp。如果需要udp，需要在最后加以指定，比如-p 1234:1234/udp。如果只是用命令docker run -p8080:3000 my-image运行一个简单的应用程序，那么容器里运行在3000端口的服务在宿主机的8080端口也就可用了。端口不需要一样，但是在多个容器都暴露端口时，必须注意避免端口冲突。

避免冲突的最佳方法是让Docker自己分配hostPort。在上述例子里，可以选择docker run -p 3000 my_image来运行容器，而不是显式指定宿主机端口。这时，Docker会帮助选择一个宿主机端口。运行命令docker port $container_id | $container_name可以查看Docker选出的端口号。除了端口号，该命令只能显示容器运行时端口绑定信息。还可以通过在容器上运行docker inspect查看详细的网络信息，在定义了端口映射时，这样的信息就很有用。该信息在Config、HostConfig和NetworkSettings部分。我们查看这些信息来对比不同方式搭建的容器间的网络区别。

ProTip：可以用-p参数定义任意数量的端口映射。

-expose/EXPOSE和-p对比

为了更好得理解两者之间的区别，我们使用不同的端口设置来运行容器。

运行一个很简单的应用程序，会在curl它的时候打印‘hello world‘。称这个镜像为no-exposed-ports:

FROM ubuntu:trusty
MAINTAINER Laura Frank <laura.frank@centurylink.com>
CMD while true; do echo ‘hello world‘ | nc -l -p 8888; done

实验时注意使用的是Docker主机，而不是boot2docker。如果使用的是boot2docker，运行本文示例命令前先运行boot2docker ssh。

注意，我们使用-d参数运行该容器，因此容器一直在后台运行。（端口映射规则只适用于运行着的容器）：

$ docker run -d --name no-exposed-ports no-exposed-ports
e18a76da06b3af7708792765745466ed485a69afaedfd7e561cf3645d1aa7149

这儿没有太多的信息，只是回显了容器的ID，提示服务已经成功启动。和预期结果一样，运行docker port no-exposed-ports和docker inspect no-exposed-ports时没显示什么信息，因为我们既没有定义端口映射规则也没有发布任何端口。

因此，如果我们发布一个端口会发生什么呢，-p参数和EXPOSE到底有什么区别呢？

还是使用上文的no-exposed-ports镜像，在运行时添加-p参数，但是不添加任何expose规则。在config.ExposedPorts里重新查看--expose参数或者EXPOSE指令的结果。

$ docker run -d --name no-exposed-ports-with-p-flag -p 8888:8888 no-exposed-ports
c876e590cfafa734f42a42872881e68479387dc2039b55bceba3a11afd8f17ca
$ docker port no-exposed-ports-with-p-flag
8888/tcp -> 0.0.0.0:8888

太棒了！我们可以看到可用端口。注意默认这是tcp。我们到网络设置里看看还有什么信息：

"Config": {
[...]
"ExposedPorts": {
    "8888/tcp": {}
}
},
"HostConfig": {
[...]
"PortBindings": {
    "8888/tcp": [
        {
            "HostIp": "",
            "HostPort": "8888"
        }
    ]
}
},
"NetworkSettings": {
[...]
"Ports": {
    "8888/tcp": [
        {
            "HostIp": "0.0.0.0",
            "HostPort": "8888"
        }
    ]
}
}

注意”Config“部分的暴露端口字段。这和我们使用EXPOSE或者--expose暴露的端口是一致的。Docker会隐式暴露已经发布的端口。已暴露端口和已发布端口的区别在于已发布端口在宿主机上可用，而且我们可以在“HostConfig”和“NetworkSettings”两个部分都能看到已发布端口的信息。

所有发布（-p或者-P）的端口都暴露了，但是并不是所有暴露（EXPOSE或--expose）的端口都会发布。

使用-P和EXPOSE发布端口

因为EXPOSE通常只是作为记录机制，也就是告诉用户哪些端口会提供服务，Docker可以很容易地把Dockerfile里的EXPOSE指令转换成特定的端口绑定规则。只需要在运行时加上-P参数，Docker会自动为用户创建端口映射规则，并且帮助避免端口映射的冲突。

添加如下行到上文使用的Web应用Dockerfile里：

EXPOSE 1000
EXPOSE 2000
EXPOSE 3000

构建镜像，命名为exposed-ports。

docker build -t exposed-ports .

再次用-P参数运行，但是不传入任何特定的-p规则。可以看到Docker会将EXPOSE指令相关的每个端口映射到宿主机的端口上：

$ docker run -d -P --name exposed-ports-in-dockerfile exposed-ports
63264dae9db85c5d667a37dac77e0da7c8d2d699f49b69ba992485242160ad3a
$ docker port exposed-ports-in-dockerfile
1000/tcp -> 0.0.0.0:49156
2000/tcp -> 0.0.0.0:49157
3000/tcp -> 0.0.0.0:49158

很方便，不是么？

--link怎么样呢？

你可能在多容器应用程序里使用过运行时参数 --link name：alias来设定容器间关系。虽然--link非常易于使用，几乎能提供和端口映射规则和环境变量相同的功能。但是最好将--link当做服务发现的机制，而不是网络流量的门户。

--link参数唯一多做的事情是会使用源容器的主机名和容器ID来更新新建目标容器（使用--link参数创建的容器）的/etc/hosts文件。

当使用--link参数时，Docker提供了一系列标准的环境变量，如果想知道细节的话可以查看相应文档。

虽然--link对于需要隔离域的小型项目非常有用，它的功能更像服务发现的工具。如果项目中使用了编排服务，比如Kubernetes或者Fleet，很可能就会使用别的服务发现工具来管理关系。这些编排服务可能会不管理Docker的链接，而是管理服务发现工具里包含的所有服务，在Panamax项目里使用的很多远程部署适配器正是做这个的。

找到平衡

哪一种网络选择更为适合，这取决于谁（或者哪个容器）使用Docker运行的服务。需要注意的是一旦镜像发布到Docker Hub之后，你无法知道其他人如何使用该镜像，因此要尽可能让镜像更加灵活。如果你只是从Docker Hub里取得镜像，使用-P参数运行容器是最方便迅速的方式，来基于作者的建议创建端口映射规则。记住每一个发布的端口都是暴露端口，但是反过来是不对的。