虚拟化网络

Network Namespace 是 Linux 内核提供的功能，是实现网络虚拟化的重要功能，它能创建多个隔离的网络空间，它们有独自网络栈信息。不管是虚拟机还是容器，运行的时候仿佛自己都在独立的网络中。而且不同Network Namespace的资源相互不可见，彼此之间无法通信。

假如我们的物理机有4块物理网卡，我们要创建4个名称空间，而这些设备是可以单独关联至某个单独的名称空间使用的

如上图所示，把第一块网卡分配给第一个名称空间，第二块分给第二个名称空间，第三块分给第三个名称空间，第四块分给第四个名称空间。此时其它名称空间都是看不见当前所在名称空间的，因为一个设备只能属于一个名称空间。

这种方式使得每一个名称空间都能配置IP地址，并且与外部网络直接通信，因为它们使用的是物理网卡。

但如果我们所拥有的名称空间数量超过物理网卡数量呢？此时我们可以使用虚拟网卡设备，用纯软件的方式来模拟一组设备来使用。Linux内核级支持2种级别设备的模拟，一种是二层设备，一种是三层设备。

Linux内核模拟的二层设备，每个网络接口设备是成对出现的，可以模拟为一根网线的两端，其中一端模拟主机的虚拟网卡，另一端模拟虚拟交换机，就相当于让一个主机连到一个交换机上去。Linux内核原生支持二层虚拟网桥设备，即用软件虚拟交换机的功能。如下图所示：

那么此时如果再有一个名称空间，它又创建了一对虚拟网卡，一端连接名称空间，一端连接虚拟交换机，此时就相当于两个名称空间连接到了同一个交换机网络中，此时如果两个名称空间的网卡地址配置在同一网段，那么很显然他们之间是可以互相通信的。如下图所示：

从网络通信的物理设备到网卡都是用纯软件的方式来实现，这种实现方式就叫做虚拟化网络。

单节点容器间通信

如果在同一个物理机上的两个容器想通信，我们的办法就是在这台主机上建立一个虚拟交换机，而后让两个容器各自用纯软件的方式创建一对虚拟网卡，一半在容器上，一半在虚拟交换机上，从而实现通信。如下图所示：

这就是单节点上两个容器间的通信方式。单节点上两个容器之间的通信也有一些复杂情况，比如我们期望构建的容器要跨交换机通信呢？

我们做两个虚拟交换机，两个交换机上各自连接不同的容器，如上图所示，此时如果要C1和C3通信又该如何实现呢？其实我们可以通过名称空间创建一对网卡，一端连SW1，另一端连SW2，这样一来两个交换机就连起来了，照理说这样一来C1和C3这两个处于不同交换机的容器就可以实现通信了，但是这样一来又存在另一个问题，那就是如果C1和C3在不同网络呢？如果不在同一网络我们就必须要通过路由转发才能使其通信，也就是我们得在两台交换机之间加一个路由器，其实Linux内核本身就是支持路由转发的，只需要我们将路由转发功能打开即可。此时我们可以再启动一个容器，这个容器里面就跑一个内核，并将其转发功能打开，这样一来就模拟了一台路由器，通过这台路由器来实现路由转发。

不同节点容器间通信

如上图所示，此时如果C1要与C5进行通信又该如何实现呢？如果我们采用桥接的方式，很容易产生广播风暴，因此，在大规模的虚拟机或容器的场景中，使用桥接的方式无疑是自取灭亡，所以我们不应该使用桥接的方式来实现通信。

如果一来，我们既不能桥接，又需要与外部来实现通信，那就只能使用NAT技术了。通过DNAT(Destination NAT)将容器的端口暴露到宿主机上，通过访问宿主机的端口来实现访问容器内部的目的，而在请求端我们需要做SNAT(Source NAT)将数据包通过宿主机的真实网卡转发出去。但这样做的话，因为要进行两次NAT转换，所以效率会比较低。

此时我们可以采用一种叫做Overlay Network（叠加网络）的技术来实现不同节点间容器的相互通信功能。

Overlay Network会将报文进行隧道转发，也就是在报文发出去之前要为其添加一个IP首部，也就是上图的1.1和1.2这部分，这里的1.1是源，1.2是目标，当宿主机2收到报文后解封装发现要找的目标容器是C2，于是把包转发给C2。

Overlay Network 是一种在Docker中用于跨多个主机连接容器的网络类型。它提供了一种简单的方法来创建虚拟网络，使得容器可以在不同主机上进行通信，而无需手动配置底层网络。

以下是一些Overlay网络的特点和工作原理：

1. 虚拟网络：Overlay网络创建了一个虚拟网络层，跨越了多个主机。这意味着即使容器在不同的物理主机上运行，它们仍然可以通过Overlay网络进行通信，就好像它们在同一台主机上一样。
2. 隧道技术：Overlay网络使用隧道技术（如VXLAN）将数据包封装在底层网络中，从而实现跨主机的通信。这种技术使得容器之间的通信对底层网络是透明的，容器可以像在同一网络中一样进行通信。
3. 跨主机服务发现：Overlay网络通常与服务发现机制结合使用，以便在不同主机上运行的容器能够找到彼此。一些容器编排工具（如Docker Swarm、Kubernetes）提供了内置的服务发现功能，使得容器可以轻松地相互发现和通信。
4. 安全性：Overlay网络通常提供了安全的通信机制，如加密和身份验证，以确保数据在跨主机通信过程中的安全性。

总的来说，Overlay网络是一种强大的工具，使得在分布式环境中部署和管理容器应用变得更加简单和可靠。它使得容器能够在不同主机上进行通信，从而为构建分布式应用提供了更大的灵活性和可扩展性。

---

在Docker中，不同节点上的容器之间进行通信可以通过多种方式实现，其中一些常见的方法包括：

1. 使用网络插件：一些容器编排工具（如Docker Swarm、Kubernetes）支持网络插件，可以创建跨主机的虚拟网络，使得容器可以在不同节点之间通信。这些网络插件提供了内置的路由和负载均衡功能，使得跨节点通信变得更加简单和可靠。
2. 使用容器编排工具：使用容器编排工具如Docker Swarm或Kubernetes部署容器时，这些工具会自动管理跨节点通信，无需额外配置。
3. 使用Overlay网络：Docker Swarm和Kubernetes等容器编排工具支持Overlay网络，这是一种虚拟网络，允许容器在不同节点之间通信。Overlay网络使用VXLAN等技术来实现跨节点通信。
4. 手动配置网络：如果您不使用容器编排工具，也可以手动配置网络使得不同节点的容器能够通信。您可以使用诸如Flannel、Calico等软件定义网络（SDN）解决方案来实现跨主机通信。
5. 使用外部服务发现机制：使用外部的服务发现工具（如Consul、etcd）来管理不同节点上的容器，并提供服务发现和负载均衡功能，使得容器可以跨节点进行通信。

总之，要实现不同节点容器之间的通信，需要使用容器编排工具或者网络插件来管理网络，以确保容器能够安全、可靠地在不同节点之间进行通信。

点上的容器，并提供服务发现和负载均衡功能，使得容器可以跨节点进行通信。

总之，要实现不同节点容器之间的通信，需要使用容器编排工具或者网络插件来管理网络，以确保容器能够安全、可靠地在不同节点之间进行通信。

推荐使用 kubernetes 容器编排工具