macvlan 网络结构分析 - 每天5分钟玩转 Docker 容器技术（56）

上一节我们创建了 macvlan 并部署了容器，本节详细分析 macvlan 底层网络结构。

macvlan 网络结构分析

macvlan 不依赖 Linux bridge，brctl show 可以确认没有创建新的 bridge。

查看一下容器 bbox1 的网络设备：

除了 lo，容器只有一个 eth0，请注意 eth0 后面的 @if4，这表明该 interface 有一个对应的 interface，其全局的编号为 4。根据 macvlan 的原理，我们有理由猜测这个 interface 就是主机的 enp0s9，确认如下：

可见，容器的 eth0 就是 enp0s9 通过 macvlan 虚拟出来的 interface。容器的 interface 直接与主机的网卡连接，这种方案使得容器无需通过 NAT 和端口映射就能与外网直接通信（只要有网关），在网络上与其他独立主机没有区别。当前网络结构如图所示：

用 sub-interface 实现多 macvlan 网络

macvlan 会独占主机的网卡，也就是说一个网卡只能创建一个 macvlan 网络，否则会报错：

但主机的网卡数量是有限的，如何支持更多的 macvlan 网络呢？

好在 macvlan 不仅可以连接到 interface（如 enp0s9），也可以连接到 sub-interface（如 enp0s9.xxx）。

VLAN 是现代网络常用的网络虚拟化技术，它可以将物理的二层网络划分成多达 4094 个逻辑网络，这些逻辑网络在二层上是隔离的，每个逻辑网络（即 VLAN）由 VLAN ID 区分，VLAN ID 的取值为 1-4094。

Linux 的网卡也能支持 VLAN（apt-get install vlan），同一个 interface 可以收发多个 VLAN 的数据包，不过前提是要创建 VLAN 的 sub-interface。

比如希望 enp0s9 同时支持 VLAN10 和 VLAN20，则需创建 sub-interface enp0s9.10 和 enp0s9.20。

在交换机上，如果某个 port 只能收发单个 VLAN 的数据，该 port 为 Access 模式，如果支持多 VLAN，则为 Trunk 模式，所以接下来实验的前提是：

enp0s9 要接在交换机的 trunk 口上。不过我们用的是 VirtualBox 虚拟机，则不需要额外配置了。

如果大家想了解更多 Linux VLAN 实践，可参看 CloudMan 《每天5分钟玩转 OpenStack》中的相关章节。

下面演示如何在 enp0s9.10 和 enp0s9.20 上创建 macvlan 网络。

首先编辑 host1 和 host2 的 /etc/network/interfaces，配置 sub-

auto enp0s9

iface enp0s9 inet manual

auto enp0s9.10

iface enp0s9.10 inet manual

vlan-raw-device enp0s9

auto enp0s9.20

iface enp0s9.20 inet manual

vlan-raw-device enp0s9

然后启用 sub-interface：

ifup enp0s9.10

ifup enp0s9.20

创建 macvlan 网络：

docker network create -d macvlan --subnet=172.16.10.0/24 --gateway=172.16.10.1 -o parent=enp0s9.10 mac_net10

docker network create -d macvlan --subnet=172.16.20.0/24 --gateway=172.16.20.1 -o parent=enp0s9.20 mac_net20

在 host1 中运行容器：

docker run -itd --name bbox1 --ip=172.16.10.10 --network mac_net10 busybox

docker run -itd --name bbox2 --ip=172.16.20.10 --network mac_net20 busybox

在 host2 中运行容器：

docker run -itd --name bbox3 --ip=172.16.10.11 --network mac_net10 busybox

docker run -itd --name bbox4 --ip=172.16.20.11 --network mac_net20 busybox

当前网络结构如图所示：

这四个容器之间的连通性如何？下一节我们将详细讨论 macvlan 网络的连通和隔离特性。