[Docker]Mac访问Docker容器IP

谁践踏了优雅 2022-11-01 13:50 976阅读 0赞

## 问题 ##

`Docker for Mac`无法在`macOS`通过IP直接访问`Docker`中容器，只能通过`EXPOSE`端口来访问，这个问题在官方文档中有[描述][Link 1]，对于大多数情况`EXPOSE`是够用的。但是对于测试某些集群的时候就会有问题，比如搭建HBase集群，集群会有很多容器使用相同端口，节点注册到zookeeper上的是容器内的IP或机器名，要想在宿主机器上访问就必须能够访问节点IP。另外，除了自己访问之外，为了分享或者测试，还需临时把搭建好的环境提供给其他同事。因此，主要的问题如下：

*  需要支持从macOS访问容器IP的能力
 *  需要支持从其他机器访问容器IP的能力

## 解决 ##

先给出解决方法，如有兴趣再查看分析过程

> Mac端和Docker端都默认使用了`192.168.251.1/24`的子网。如果Mac端已经被占用了，可在配置文件`docker-connector.conf`中新增`addr xxx.xxx.xxx.1/24`的地址（默认注释掉了）；如果`Docker`端冲突了，需要修改启动容器的命令追加`mac-receiver -addr xxx.xxx.xxx.1/24`来指定地址

### 第一步、Mac ###

`mac`端通过`brew`安装`docker-connector`

$ brew install wenjunxiao/brew/docker-connector

*  1

安装完成，按照提示通过命令添加路由，以下命令把所有`bridge`的网络都添加到路由中

$ docker network ls --filter driver=bridge --format "{
       {.ID}}" | xargs docker network inspect --format "route {
       {range .IPAM.Config}}{
       {.Subnet}}{
       {end}}" >> /usr/local/etc/docker-connector.conf

*  1

也可以手动修改`/usr/local/etc/docker-connector.conf`文件中的路由，格式是

route 172.100.0.0/16

*  1

路由的子网决定了你能访问那些容器，配置完成，直接启动服务（需要`sudo`）

$ sudo brew services start docker-connector

路由配置启动之后仍然可以修改，并且无需重启服务立即生效。  
为了把对应的网络共享给其他同事访问，需要对配置文件进行如下调整：

*  在`route`后增加`expose`

route 172.100.0.0/16 expose

*  增加监听地址和token及其IP分配

expose 0.0.0.0:2512
    token user1 192.168.251.10
    token user2 192.168.251.11

这样其他人可以使用对应的token进行连接和访问容器网络

### 第二步、Docker ###

`docker`端运行`wenjunxiao/mac-docker-connector`，需要使用`host`网络，并且允许\`NET\_ADMIN

$ docker run -it -d --restart always --net host --cap-add NET_ADMIN --name connector wenjunxiao/mac-docker-connector

*  1

### 其他机器 ###

其他机器如果想要访问你本地容器需要安装[docker-accessor][]，不同的系统安装方法不同  
**MacOS**  
`macOS`直接用`brew`安装

$ brew install wenjunxiao/brew/docker-accessor

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安装完成之后，需要从容器提供者获取地址和token之后使用`sudo`运行

$ sudo docker-accessor -remote 192.168.1.100:2512 -token user1

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**Windows**  
需要先安装`tap`驱动[tap-windows][]，安装完成驱动之后直接从[mac-docker-connector][]下载最新适合当前操作系统的`docker-accessor-win-i686.zip`或`docker-accessor-win-x86_64.zip`解压即可，运行时需要`管理员权限`打开控制台

D:\Downloads\>.\docker-accessor.exe -remote 192.168.1.100:2512 -token user2

*  1

**Linux**  
Linux系统直接从[mac-docker-connector][]下载最新的`docker-accessor-linux.tar.gz`解压即可

$ curl -L -o- https://github.com/wenjunxiao/mac-docker-connector/releases/download/v2.0/docker-accessor-linux.tar.gz | tar -xzf - -C /usr/local/bin

*  1

获取访问地址和token之后直接运行（需要`sudo`）

$ sudo docker-accessor -remote 192.168.1.100:2512 -token user1

## 分析 ##

阅读过一篇[Mac访问容器][Mac]的文章。思路很简单，宿主和Docker的虚拟机容器是两个独立的网络，使用`EXPOSE`端口使得`macOS`能够访问Docker的容器，再以使用`host`网络模式的Docker容器与Docker虚拟机处于同一网络中，使用转发串联两个容器。虽然达到了目的，但是过程稍微有点绕。想要简单一点的方案。

+------------+          +-----------------+
    |            |          |    Hypervisor   |
    |   macOS    |          |  +-----------+  |
    |            |          |  | Container |  |
    |            |          |  +-----------+  |
    |     Client |<-------->|       Server    |
    +------------+          +-----------------+

由于`macOS`不能直接访问容器，以及容器选择`host`网络模式时不允许`EXPOSE`端口导致需要增加一个`socat`容器来做转发。但是容器是可以访问`macOS`，通过`host.docker.internal`这个域名就可以访问。由于网络连接是双向的，哪个是客户端，哪个是服务端都可以。因此，我们可以反转一下角色

+------------+          +-----------------+
    |            |          |    Hypervisor   |
    |   macOS    |          |  +-----------+  |
    |            |          |  | Container |  |
    |            |          |  +-----------+  |
    |     Server |<-------->|       Client    |
    +------------+          +-----------------+

这样就不需要`EXPOSE`端口以及新增一个容器来转发了。  
即使这样，对于`macOS`访问容器IP这个简单目的而言，安装配置证书还是稍显麻烦，而且也大材小用了。

## 方案 ##

借助于上面这个思路，我们只需要实现一个支持路由转发的客户端和服务端即可。

+------------+          +-----------------+
    |            |          |    Hypervisor   |
    |   macOS    |          |  +-----------+  |
    |            |          |  | Container |  |
    |            |   udp    |  +-----------+  |
    | TUN Server |<-------->|   TUN Client    |
    +------------+          +-----------------+

依托于客户端和服务器端的`TUN`设备，把路由到虚拟网络设备的数据包转发到对端的虚拟网络设备即可实现网络的互通了。因此主要步骤有两步：  
1、在`macOS`和容器中创建虚拟网卡  
2、交换虚拟网卡的数据包  
以下是`GO`的实现方法。  
1、容器中创建虚拟网卡

import "github.com/songgao/water"
    func main(){
      config := water.Config{
        DeviceType: water.TUN,
      }
      // 新建虚拟网卡
      iface, err := water.New(config)
      if err != nil {
        logger.Fatal(err)
      }
      // 启用并设置mtu
      exec.Command("ip", "link", "set","dev", iface.Name(), "up", "mtu", "1400").Run()
      // 设置IP信息
      exec.Command("ip", "addr", "add","dev", iface.Name(), "local", "192.168.251.1", "peer", "192.168.251.2").Run()
      // 添加路由
      exec.Command("ip", "route", "add","192.168.251.0/24", "via", "192.168.251.2", "dev", iface.Name()).Run()
    }

2、`macOS`中创建虚拟网卡

import "github.com/songgao/water"
    func main(){
      config := water.Config{
        DeviceType: water.TUN,
      }
      // 新建虚拟网卡
      iface, err := water.New(config)
      if err != nil {
        logger.Fatal(err)
      }
      // 启用并设置IP信息
      exec.Command("ifconfig", iface.Name(), "inet", "192.168.251.2", "192.168.251.1", "netmask", "255.255.255.255", "up").Run()
      // 添加Docker中的子网络到路由表中，可以添加多个
      exec.Command("route", "-n", "add", "-net", "172.17.0.0/16", "192.168.251.1").Run()
    }

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3、把虚拟网卡数据包通过`udp`转发到对端

// 虚拟网卡通过udp转发
    go func() {
      buf := make([]byte, 2000)
      for {
        n, err := iface.Read(buf)
        if err != nil {
    	  fmt.Printf("tun read error: %v\n", err)
    	  continue
    	}
    	if _, err := conn.Write(buf[:n]); err != nil {
    	  fmt.Printf("udp write error: %v\n", err)
    	}
      }
    }()
    // 把udp收到的数据包写入虚拟网卡
    data := make([]byte, 2000)
    for {
      n, err := conn.Read(data)
      if err != nil {
        fmt.Println("failed read udp msg, error: " + err.Error())
      }
      if _, err := iface.Write(data[:n]); err != nil {
        fmt.Printf("tun write error: %v\n", err)
      }
    }

通过以上步骤就可以完成数据交换了。  
同样的为了共享给其他同事，只需要在对应的电脑上启动一个客户端进行数据交换即可。  
完整的源码地址如下：  
[https://github.com/wenjunxiao/mac-docker-connector][https_github.com_wenjunxiao_mac-docker-connector]

## 安装 ##

### Mac ###

`mac`端也已经编译好，并添加了第三方的[Homebrew][]，可以通过`brew`安装

$ brew install wenjunxiao/brew/docker-connector

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安装完成，按照提示通过命令添加路由，以下命令把所有`bridge`的网络都添加到路由中

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也可以手动修改`/usr/local/etc/docker-connector.conf`文件中的路由，格式是

route 172.100.0.0/16

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配置完成，可以直接启动服务（需要`sudo`）

$ sudo brew services start docker-connector

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启动之后如果新增了网络，或者需要删除，可以直接修改配置文件，无需要重启服务，路由会自动更新。可以通过以下命令查看路由表

$ netstat -nr -f inet

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### Docker ###

`docker`端已经打包成镜像，可以直接使用：  
[https://hub.docker.com/repository/docker/wenjunxiao/mac-docker-connector][https_hub.docker.com_repository_docker_wenjunxiao_mac-docker-connector]

docker pull wenjunxiao/mac-docker-connector

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直接启动即可，需要使用`host`网络，并且允许`NET_ADMIN`

$ docker run -it -d --restart always --net host --cap-add NET_ADMIN --name connector wenjunxiao/mac-docker-connector

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### 其他机器 ###

对于需要访问共享容器网络的机器，只需要安装客户端`docker-accessor`并启动即可访问，不同系统上的安装方法在前面【解决】部分。

## 验证 ##

选择一个容器IP测试一下，我的测试IP是`172.100.0.10`，并在对应的容器中启动一个HTTP服务

$ python -m SimpleHTTPServer 8080
    Serving HTTP on 0.0.0.0 port 8080 ...

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### 宿主机器访问容器 ###

在宿主机器上直接`ping`和访问http服务

$ ping 172.100.0.10
    PING 172.100.0.10 (172.100.0.10): 56 data bytes
    64 bytes from 172.100.0.10: icmp_seq=0 ttl=63 time=0.837 ms
    64 bytes from 172.100.0.10: icmp_seq=1 ttl=63 time=1.689 ms
    64 bytes from 172.100.0.10: icmp_seq=2 ttl=63 time=2.793 ms
    64 bytes from 172.100.0.10: icmp_seq=3 ttl=63 time=2.333 ms

再验证HTTP服务

$ curl -si -w "%{http_code}" http://172.100.0.10:8080 -o /dev/null
    200

*  **无法访问多网络容器**  
    如果一个容器有多个网络（可以通过`docker network connect`添加），可能会导致ping不通，此时要在容器中增加路由表，或者修改默认路由。比如在`172.100.0.10`的容器中原来的路由表是

$ route
    Kernel IP routing table
    Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
    default         cpe-172-100-0-1 0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
    172.100.0.0     0.0.0.0         255.255.0.0     U     0      0        0 eth0

但是通过`docker network connect brigde container-id`之后，路由表变成如下

$ route
    Kernel IP routing table
    Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
    default         gateway         0.0.0.0         UG    0      0        0 eth0
    172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U     0      0        0 eth0
    172.100.0.0     0.0.0.0         255.255.0.0     U     0      0        0 eth1

默认路由网关不是子网的网关，此时可以修改默认路由

$ ip route del default
    $ ip route add default via 172.100.0.1

也可以把用于交换的虚拟网卡的子网(`192.168.251.0/24`)添加到当前容器的路由中

$ ip route add 192.168.251.0/24 via 172.100.0.1 dev eth1

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这两种方式都可以保证容器可以通过`172.100.0.10`访问。

### 其他机器访问容器 ###

为了验证其他机器访问，在`windows`启动客户端`docker-accessor.exe`，用管理员打开控制台

C:\Users\wenjunxiao>.\docker-accessor.exe -remote 192.168.1.107:2512 -token win10
    local => 192.168.1.109:49572
    remote => 192.168.1.107:2512
    relogin
    logged
    interface => "my-tap"
    command => netsh interface ip set address "my-tap" static 192.168.251.3 255.255.255.0 192.168.251.2
    command => netsh interface ip show addresses "my-tap"
    waiting network setup...
    command => netsh interface ip show addresses "my-tap"
    waiting network setup...
    command => netsh interface ip show addresses "my-tap"
    waiting network setup...
    command => netsh interface ip show addresses "my-tap"
    command => netsh interface ip delete dns my-tap all
    command => netsh interface ip delete wins my-tap all
    control => addr 192.168.251.3/24
    control => peer 192.168.251.2
    control => mtu 1400
    control => route 172.100.0.0/16
    command => route add 172.100.0.0 mask 255.255.0.0 192.168.251.2

已经连接成功，打开另一个控制台测试是否可以访问

C:\Users\wenjunxiao>ping 172.100.0.10
    正在 Ping 172.100.0.10 具有 32 字节的数据:
    来自 172.100.0.10 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=63
    来自 172.100.0.10 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=63
    来自 172.100.0.10 的回复: 字节=32 时间=11ms TTL=63
    来自 172.100.0.10 的回复: 字节=32 时间=13ms TTL=63
    
    172.100.0.10 的 Ping 统计信息:
        数据包: 已发送 = 4，已接收 = 4，丢失 = 0 (0% 丢失)，
    往返行程的估计时间(以毫秒为单位):
        最短 = 11ms，最长 = 13ms，平均 = 11ms

再测试一下HTTP

C:\Users\wenjunxiao>curl -si -w "%{http_code}" http://172.100.0.10:8080 -o /dev/null
    200

*  可以正常访问

[Link 1]: https://docs.docker.com/docker-for-mac/networking/#i-cannot-ping-my-containers
[docker-accessor]: https://github.com/wenjunxiao/mac-docker-connector/tree/master/accessor
[tap-windows]: http://build.openvpn.net/downloads/releases/latest/tap-windows-latest-stable.exe
[mac-docker-connector]: https://github.com/wenjunxiao/mac-docker-connector/releases
[Mac]: https://pjw.io/articles/2018/04/25/access-to-the-container-network-of-docker-for-mac/
[https_github.com_wenjunxiao_mac-docker-connector]: https://github.com/wenjunxiao/mac-docker-connector
[Homebrew]: https://github.com/wenjunxiao/homebrew-brew
[https_hub.docker.com_repository_docker_wenjunxiao_mac-docker-connector]: https://hub.docker.com/repository/docker/wenjunxiao/mac-docker-connector