如何從不同維度比較各種Docker網絡方案

這篇文章將為大家詳細講解有關如何從不同維度比較各種Docker網絡方案，文章內容質量較高，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知識有一定的了解。

我們將從不同維度比較各種網絡方案，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 網絡，顯然這不利于 Docker 構建容器集群并通過 scale-out 方式橫向擴展到多個主機上。

在市場需求的推動下，跨主機容器網絡技術開始發展。這是一個非常活躍的技術領域，在不長的時間里已經涌現了很多優秀方案。本章我們詳細討論了幾種主流的方案 - Docker Overlay、Macvlan、Flannel、Weave 和 Calico。現在是時候做個比較了，讓大家對各種方案的特點和優勢有更深入的理解。

我們將從如下幾個方面比較，大家可以根據不同場景選擇最合適的方案。

網絡模型
采用何種網絡模型支持 multi-host 網絡？

Distributed Store 
是否需要 etcd 或 consul 這類分布式 key-value 數據庫存儲網絡信息？

IPMA
如何管理容器網絡的 IP？

連通與隔離
提供怎樣的網絡連通性？支持容器間哪個級別和哪個類型的隔離？

性能
性能比較。

網絡模型

跨主機網絡意味著將不同主機上的容器用同一個虛擬網絡連接起來。這個虛擬網絡的拓撲結構和實現技術就是網絡模型。

Docker overlay 如名稱所示，是 overlay 網絡，建立主機間 VxLAN 隧道，原始數據包在發送端被封裝成 VxLAN 數據包，到達目的后在接收端解包。

Macvlan 網絡在二層上通過 VLAN 連接容器，在三層上依賴外部網關連接不同 macvlan。數據包直接發送，不需要封裝，屬于 underlay 網絡。

Flannel 我們討論了兩種 backend：vxlan 和 host-gw。vxlan 與 Docker overlay 類似，屬于 overlay 網絡。host-gw 將主機作為網關，依賴三層 IP 轉發，不需要像 vxlan 那樣對包進行封裝，屬于 underlay 網絡。

Weave 是 VxLAN 實現，屬于 overlay 網絡。

各方案的網絡模型描述如下：

Distributed Store

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

連通與隔離

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

Macvlan 網絡的連通或隔離完全取決于二層 VLAN 和三層路由。

不同 Flannel 網絡中的容器直接就可以通信，沒有提供隔離。與外網通信可以通過 bridge 網絡。

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

Calico 默認配置下只允許位于同一網絡中的容器之間通信，但通過其強大的 Policy 能夠實現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方案的原理上比較各方案的性能。

最樸素的判斷是：Underlay 網絡性能優于 Overlay 網絡。

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

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

關于如何從不同維度比較各種Docker網絡方案就分享到這里了，希望以上內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。