利用OpenVSwitch构建多主机Docker网络

jopen 10年前

当你在一台主机上成功运行Docker容器后，信心满满地打算将其扩展到多台主机时，却发现前面的尝试只相当于写了个Hello World的入门程序，多主机的网络设置成了下一道门槛。在你尝试各种方案时不妨先看看本文，或许就会豁然开朗，发现原来也不复杂。嗯，是的，本文用到了 OpenVSwitch。

运行Docker已经不是什么新鲜事，网上有很多入门教程来帮助你在一台主机上运行容器。这台主机可以是Linux服务器，也可以是Mac（借助类似 boot2docker的项目）。

在多台主机上运行却是另外一回事……

可选方案：

分别在每台主机上运行Docker，在公网或内网网卡上暴露端口以便容器间相互通讯。这可能比较麻烦，而且会引发安全问题。
运行类似Weave的中间层方案来完全地抽象网络。这个项目前景不错，不过还太年轻，尚未与compose（之前的fig）或maestro-ng这类编排工具整合。
运行类似Deis或Flynn的Docker多主机一站式方案。这可能不在你的考虑范围内。
在主机间的网状网络中创建一个共享网桥，让Docker服务在那运行容器。这听起来有点复杂，不过……本文中我们将看到这可以非常容易地完成！

概述

基本上，我们将执行以下步骤：

在每台服务器上安装Docker；
在每台服务器上安装OpenVSwitch；
自定义网络设置用以自动在主机间创建网桥/隧道（在每台服务器的/etc/network/interfaces里）；
自定义每个Docker服务配置，只处理docker0IP范围的一小部分，防止新容器的IP地址发生重叠。

就是这样。重启服务或重启服务器后，你将获得一个具备连接冗余（link redundancy）的全网状网络，Docker服务可以在专用的IP范围（不会重叠）上运行容器，并且不需要在公网或内网网卡上暴露所有端口就能互联。很棒，对么？

技术

简单列一下我们用到的技术：

Docker：嗯……这是篇关于Docker与网络的文章，所以……
OpenVSwitch：非常棒的虚拟网络交换机项目，伸缩性非常好，根据本指南，你可以运行“任意”规模的网络。

我们将假定服务器运行的是Ubuntu Server 14.04.02 LTS x64，对于其它系统，你可能需要修改下面提供的各项配置。

安装

Docker

无需多言，遵循官网提供的指南就行。稍后我们将深入其配置，以便运行于服务器上的不同Docker服务可相互协作。

OpenVSwitch

糟糕的是，默认仓库里OpenVSwitch安装包不可用（或过期了），我们需要自己构建.deb文件（一次），然后分发给不同主机。为了保持生产机的整洁，可另外找台小主机来安装开发包，并构建安装包。

OpenVSwitch GitHub上有详细的构建手册。

执行下列命令来构建安装包（新版请按要求修改）：

#获取最新存档  wget http://openvswitch.org/releases/openvswitch-2.3.1.tar.gz  tar xzvf openvswitch-2.3.1.tar.gz  cd openvswitch-2.3.1    #安装依赖  sudo apt-get install -y build-essential fakeroot debhelper \                      autoconf automake bzip2 libssl-dev \                      openssl graphviz python-all procps \                      python-qt4 python-zopeinterface \                      python-twisted-conch libtool    # 构建（不使用并行检查）  DEB_BUILD_OPTIONS='parallel=8 nocheck' fakeroot debian/rules binary    # 得到最新deb文件并复制到某处  cd ..  ls -al *deb

现在你有了新的.deb安装包，接下来将其推送并安装到所有主机上。

# 复制包到各主机并ssh登录  scp -r *deb user@remote_host:~/.  ssh user@remote_host    # 安装一些依赖（后面需要）并安装包  sudo apt-get install -y bridge-utils  sudo dpkg -i openvswitch-common_2.3.1-1_amd64.deb \           openvswitch-switch_2.3.1-1_amd64.deb

配置

网络

你可以使用OpenVSwitch提供的不同命令行工具来构建网状网络（比如ovs-vsctl），不过Ubuntu提供了一个辅助工具让你可以通过/etc/network/interfaces文件定义网络。

假定三台主机：1.1.1.1、2.2.2.2和3.3.3.3，可以通过上述IP相互ping通，它们是在公网或内网上并不重要。host1的/etc/network/interfaces大概如下。

...  # eth0、eth1和lo配置  ...    # auto：为了有效地在主机启动时启动它  # br0=br0：防止在`ifquery --list`时被找到  auto br0=br0  allow-ovs br0  iface br0 inet manual  ovs_type OVSBridge  ovs_ports gre1 gre2  ovs_extra set bridge ${IFACE} stp_enable=true  mtu 1462    # 没有auto，这是ovs的一个额外配置  # 两台主机的gre名字必须相符  allow-br0 gre1  iface gre1 inet manual  ovs_type OVSPort  ovs_bridge br0  ovs_extra set interface ${IFACE} type=gre options:remote_ip=2.2.2.2    allow-br0 gre2  iface gre2 inet manual  ovs_type OVSPort  ovs_bridge br0  ovs_extra set interface ${IFACE} type=gre options:remote_ip=3.3.3.3    # auto：启动时创建  # 定义docker要使用的docker0，并（在可用时）连接到到OpenVSwitch创建的br0网桥上  # 每台主机需要使用不同的IP地址（不要相互冲突！）  auto docker0=docker0  iface docker0 inet static  address 172.17.42.1  network 172.17.0.0  netmask 255.255.0.0  bridge_ports br0  mtu 1462

在其它主机上要对这个配置上做些调整：remote_ip的IP地址要相互配对。

几点说明：

生成树协议（Spanning Tree Protocol）：如果应用该配置，将在3台服务器中创建一个网络回路，这可不行。给br0网桥添加stp_enable=true将确保一些gre隧道被切断。同时确保网状网络的冗余，允许网络在其中一台主机下线时恢复。
MTU：这是一项关键设定！没有这项，你可能获得一些意外“惊喜”：网络看起来工作正常（比如可以ping），但无法支持大数据包（比如BW测试中的iperf、大数据量请求或简单的文件复制）。注意，GRE隧道需要封装多种协议：
- 以太网：14字节——我们说的是网桥间的第2层；
- IPv4：20字节——容器/主机间通讯；
- GRE：4字节——因为，嗯，这是个GRE隧道；
- 也就是物理网卡MTU减去38字节，结果是1462（基于常规的1500 MTU网卡）。
</li>
在auto定义中使用“=”：对于具有固定IP的服务器这不是必需的，但有些云服务商（这里就不说是谁了……Digital Ocean（译者：软广再次乱入））使用了一个依靠ifquery --list --allow auto的init服务（/etc/init/cloud-init-container.conf）。不加上“=”号将包含OpenVSwitch网卡，并延迟整个启动过程直到init脚本失败并超时。
docker0网桥：每台服务器都需要自己的IP地址（比如172.17.42.1、172.17.42.2）。由于docker0网桥处在br0网桥之上，它们将（也应该！）可以相互连接。想象一下，要解决IP冲突会有多乱……这也是为什么我们要在启动时定义它，而不依赖docker服务来为我们创建这个网桥。
GRE隧道：你可以从gre0（而不是gre1）开始，它能完美工作。但由于某种原因，在输入ifconfig时你可以看到gre0，却看不到其他隧道。这可能是gre0作为虚拟网卡的一个副作用。从gre1开始将让所有的gre隧道对ifconfig“隐身”（好过于只能看见一个）。别着急，你还是可以使用ovs-vsctl命令显示隧道/网桥。
3台以上主机：你可以遵循相同的逻辑，并且：
- 添加额外的隧道（iface greX）来连接新主机。
- 在br0网桥定义中更新ovs_ports以包含interfaces文件中定义的所有gre隧道。
- 聪明点……不要将每台服务器跟其他主机一一链接……STP收敛（convergence）将需要更长的时间，并且无法提供任何除了多重额外链路冗余之外的有用价值。

利用OpenVSwitch构建多主机Docker网络

概述

技术

安装

Docker

OpenVSwitch

配置

网络

Docker

结语

相关经验

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