如何從不同維度比較各種Docker網(wǎng)絡方案

這篇文章將為大家詳細講解有關(guān)如何從不同維度比較各種Docker網(wǎng)絡方案，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后對相關(guān)知識有一定的了解。

我們將從不同維度比較各種網(wǎng)絡方案，大家在選擇的時候可以參考。CloudMan 的建議是：沒有最好的，只有最適合的，明確自己的需求，通過 PoC 選型。

Docker 起初只提供了簡單的 single-host 網(wǎng)絡，顯然這不利于 Docker 構(gòu)建容器集群并通過 scale-out 方式橫向擴展到多個主機上。

在市場需求的推動下，跨主機容器網(wǎng)絡技術(shù)開始發(fā)展。這是一個非?；钴S的技術(shù)領域，在不長的時間里已經(jīng)涌現(xiàn)了很多優(yōu)秀方案。本章我們詳細討論了幾種主流的方案 - Docker Overlay、Macvlan、Flannel、Weave 和 Calico?，F(xiàn)在是時候做個比較了，讓大家對各種方案的特點和優(yōu)勢有更深入的理解。

我們將從如下幾個方面比較，大家可以根據(jù)不同場景選擇最合適的方案。

網(wǎng)絡模型
采用何種網(wǎng)絡模型支持 multi-host 網(wǎng)絡？

Distributed Store 
是否需要 etcd 或 consul 這類分布式 key-value 數(shù)據(jù)庫存儲網(wǎng)絡信息？

IPMA
如何管理容器網(wǎng)絡的 IP？

連通與隔離
提供怎樣的網(wǎng)絡連通性？支持容器間哪個級別和哪個類型的隔離？

性能
性能比較。

網(wǎng)絡模型

跨主機網(wǎng)絡意味著將不同主機上的容器用同一個虛擬網(wǎng)絡連接起來。這個虛擬網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)技術(shù)就是網(wǎng)絡模型。

Docker overlay 如名稱所示，是 overlay 網(wǎng)絡，建立主機間 VxLAN 隧道，原始數(shù)據(jù)包在發(fā)送端被封裝成 VxLAN 數(shù)據(jù)包，到達目的后在接收端解包。

Macvlan 網(wǎng)絡在二層上通過 VLAN 連接容器，在三層上依賴外部網(wǎng)關(guān)連接不同 macvlan。數(shù)據(jù)包直接發(fā)送，不需要封裝，屬于 underlay 網(wǎng)絡。

Flannel 我們討論了兩種 backend：vxlan 和 host-gw。vxlan 與 Docker overlay 類似，屬于 overlay 網(wǎng)絡。host-gw 將主機作為網(wǎng)關(guān)，依賴三層 IP 轉(zhuǎn)發(fā)，不需要像 vxlan 那樣對包進行封裝，屬于 underlay 網(wǎng)絡。

Weave 是 VxLAN 實現(xiàn)，屬于 overlay 網(wǎng)絡。

各方案的網(wǎng)絡模型描述如下：

Distributed Store

Docker Overlay、Flannel 和 Calico 都需要 etcd 或 consul。Macvlan 是簡單的 local 網(wǎng)絡，不需要保存和共享網(wǎng)絡信息。Weave 自己負責在主機間交換網(wǎng)絡配置信息，也不需要 Distributed Store。

連通與隔離

同一 Docker Overlay 網(wǎng)絡中的容器可以通信，但不同網(wǎng)絡之間無法通信，要實現(xiàn)跨網(wǎng)絡訪問，只有將容器加入多個網(wǎng)絡。與外網(wǎng)通信可以通過 docker_gwbridge 網(wǎng)絡。

Macvlan 網(wǎng)絡的連通或隔離完全取決于二層 VLAN 和三層路由。

不同 Flannel 網(wǎng)絡中的容器直接就可以通信，沒有提供隔離。與外網(wǎng)通信可以通過 bridge 網(wǎng)絡。

Weave 網(wǎng)絡默認配置下所有容器在一個大的 subnet 中，可以自由通信，如果要實現(xiàn)隔離，需要為容器指定不同的 subnet 或 IP。與外網(wǎng)通信的方案是將主機加入到 weave 網(wǎng)絡，并把主機當作網(wǎng)關(guān)。

Calico 默認配置下只允許位于同一網(wǎng)絡中的容器之間通信，但通過其強大的 Policy 能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎任意場景的訪問控制。

性能

性能測試是一個非常嚴謹和復雜的工程，這里我們只嘗試從技術(shù)方案的原理上比較各方案的性能。

最樸素的判斷是：Underlay 網(wǎng)絡性能優(yōu)于 Overlay 網(wǎng)絡。

Overlay 網(wǎng)絡利用隧道技術(shù)，將數(shù)據(jù)包封裝到 UDP 中進行傳輸。因為涉及數(shù)據(jù)包的封裝和解封，存在額外的 CPU 和網(wǎng)絡開銷。雖然幾乎所有 Overlay 網(wǎng)絡方案底層都采用 Linux kernel 的 vxlan 模塊，這樣可以盡量減少開銷，但這個開銷與 Underlay 網(wǎng)絡相比還是存在的。所以 Macvlan、Flannel host-gw、Calico 的性能會優(yōu)于 Docker overlay、Flannel vxlan 和 Weave。

Overlay 較 Underlay 可以支持更多的二層網(wǎng)段，能更好地利用已有網(wǎng)絡，以及有避免物理交換機 MAC 表耗盡等優(yōu)勢，所以在方案選型的時候需要綜合考慮。

關(guān)于如何從不同維度比較各種Docker網(wǎng)絡方案就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。