Docker Macvlan

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

一、Macvlan

　　交换机的vlan是根据端口来划分的，如果一个PC接入vlan10的端口它就在vlan10中，否则就在其他vlan中。而 MAC VLAN 则可以有效解决这个问题，它根据 终端设备的 MAC 地址来划分 VLAN。这样，即使用户改变了接入端口，也仍然处在原 VLAN 中。

　　macvlan 允许你在主机的一个网络接口上配置多个虚拟的网络接口，这些网络 interface 有自己独立的 mac 地址，也可以配置上 ip 地址进行通信。macvlan 下的虚拟机或者容器网络和主机在同一个网段中，共享同一个广播域。macvlan 和 bridge 比较相似，但因为它省去了 bridge 的存在，所以配置和调试起来比较简单，而且效率也相对高。除此之外，macvlan 自身也完美支持 VLAN。

同一Vlan间数据传输是通过二层互访，即mac地址实现的，不需要使用路由。不同vlan的用户单播默认不能直接通信，如果想要通信，还需要三层设备做路由，Macvlan也是如此。用Macvlan技术虚拟出来的虚拟网卡，在逻辑上和物理网卡是对等的。物理网卡也就相当于一个交换机，记录着对应的虚拟网卡和MAC地址，当物理网卡收到数据包后，会根据目的mac地址判断这个包属于哪一个虚拟网卡。

　　1.1 条件

1. Macvlan是Linux内核支持的网络接口。要求的Linux内部版本是v3.9–3.19和4.0+。
2. 大多数云服务商限制了macvlan。确保自身的网络设备可以使用
3. 只适合在linux服务器上运行。Mac和windows版本的Docker并不支持，在Windows Server中Docker EE也不支持
4. 请将网卡名称 eth0 改成自己的网卡名称

　　1.2 工作原理

1. 通过为物理网卡创建Macvlan子接口，允许一块物理网卡拥有多个独立的MAC地址和IP地址。虚拟出来的子接口将直接暴露在底层物理网络中。从外界看来，就像是把网线分成多股，分别接到了不同的主机上一样。
2. 物理网卡收到包后，会根据收到包的目的MAC地址判断这个包需要交给哪个虚拟网卡。

　　1.3 工作模式

• VEPA(Virtual Ethernet Port Aggregator)mode：需要主接口连接的交换机支持 VEPA/802.1Qbg 特性。所有发送出去的报文都会经过交换机，交换机作为再发送到对应的目标地址（即使目标地址就是主机上的其他 macvlan 接口），也就是 hairpin mode 模式，这个模式用在交互机上需要做过滤、统计等功能的场景。
• Brideg mode： 常用  通过虚拟的交换机将主接口的所有 macvlan 接口连接在一起，这样的话，不同 macvlan 接口之间能够直接通信，不需要将报文发送到主机之外。这个模式下，主机外是看不到主机上 macvlan interface 之间通信的报文的
• Private mode： 过滤掉所有来自其他 macvlan 接口的报文，因此不同 macvlan 接口之间无法互相通信
• Passthru mode：

二、配置Docker Macvlan

　　2.1 系统环境

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. 两台机器都做同样的操作

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

# -d macvlan ： 创建macvlan网络
# subnet : 子网
# gateway: 网关
# -o parent=eno16777736 ：桥接到网卡（名称为自己机器的网卡名称）
# my-macvlan-net ：新建的macvlan 网络的名称

　　

　　查看：

　　

　　

　　2. 创建容器测试联通　

单机使用macvlan创建容器测试联通

# 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

# 测试联通
/ # 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

# 联通没有问题

　　

　　3. macvlan网络

　　

　　① 查看C1和C2的网络设备

　　

　　除了lo,两个容器中都有一个eth0,并且后面都有@if2。这表明该 interface 有一个对应的 interface，其全局的编号为 4。Macvlan就是在物理网卡上虚拟出来新的虚拟网卡，所以有理由认为这个interface就是eno16777736（我本机网卡名称）

　　② 确认网卡

　　

　　可见eth0 就是 eno16777736 通过macvlan虚拟出来的interface。

　　③ 数据传输

　　连接在虚拟网卡上的C1和C2同属于一个vlan（macvlan技术），它们之间传输数据不需要经过网关（路由），是通过二层转发，此时的物理网卡就相当于交换机。

　　事实上，网关容器也ping不同（不用经过网关）。

　　

　　

　　4. 双机macvlan联通

　　在docker3这台机器上已经创建macvlan的网络　

# 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个容器间都可以相互ping同，和上面讲的差不多，物理网卡相当于交换机，都是vlan间数据传输，只是外部多加了一个交换机。这和交换机的vlan有点类似：

　　　

　　但交换机做的vlan,交换机和交换机之间接口要做trunk，才允许vlan数据包通过。而Macvlan是根据MAC地址来划分vlan的，并不需要设置trunk。

　　注：容器并不能ping同网关、物理网卡地址和外网地址，这是macvlan自身安全性和隔离性的体现，并不是docker容器的原因。

三、用子接口实现多macvlan网络

　　Macvlan 会独占主机的网卡，也就是说网卡只能创建一个macvlan网络：

[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

# 再在同一个网卡上创建macvlan网络，就报错了

　　主机的网卡数量有限，但是macvlan不仅可以连接到interface，也可以连接到sub-interface（如：eno16777736.xxx）

　　一个网络接口可以创建的子接口数量为4094

先删除原本的macvlan网络

docker network rm my_macvlan_net

　　

　　1. 创建子接口　

[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

　　

　　如果这两个子接口没有起来，重启一下服务器

　　2. 根据子接口创建macvlan网络　

[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 选择刚创建的子接口

　　3. 根据新的macvlan网络创建容器　　

[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. 测试网络连通　　

[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

　　表明在同一台机器上，同一个子接口下的vlan中的设备是互通的

　　5.测试不同子接口下vlan间的互通

　　其实vlan间默认单播不能直接通信，如果想要通信需要三层路由。Macvlan也是如此：

　　创建子接口101的容器（先创建macvlan_net101网络）　　

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

　　测试：

[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

# 可以看出同一个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.多主机间多子接口通信　　

　　多机间Macvlan子接口vlan通信和 Macvlan Bridge是一样的，同一个vlan间的容器是可以互访的，不同子接口下即不同vlan间默认不能直接通信。

　　在docker2上面也创建两个子接口100和101 ,其实重复docker3的操作

　　创建两个容器，分别属于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

　　测试双机间的互联：　

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

# 上述显示 双机间同vlan 间可以相互通信

#  不同vlan间不能直接通信