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基于macvlan的Docker容器网络系统的设计与实现

冯明振  
【摘要】:Docker作为时下最流行的容器技术,已经在云计算领域掀起了一股Docker热潮。Docker容器相比虚拟机有诸多优势,如超高的资源利用率、超快的起停速度。此外,方便的镜像构造与管理机制也是Docker容器的一大优势和特点。这些特性使得应用可以快速地构建、发布、升级、测试等,成为了开发人员以及运维人员手中的利器。同时,Docker容器进一步模糊了IaaS口PaaS的界限,成为了各个云计算厂商的新宠。但是,Docker技术也并不完美。其网络方面就是一大短板。首先,单主机的网络模式就使其在规模上和扩展上存在很大的问题,跨主机通信是业界亟待解决的问题之一。此外,Docker的网络只提供了四种简单的网络模式,缺少多租户网络隔离、网络QoS、服务发现等功能,不能满足生产环境下复杂的使用场景。本文针对以上问题,提出并实现了基于macvlan的Docker容器网络系统。该系统主要由macvlan daemon和macvlan功能模块区组成。macvlan功能模块区包括Flat、DHCP、VLAN三大网络模块以及QoS和服务发现等功能。Flat网络用来解决跨主机通信以及NAT性能损失的问题。DHCP网络使容器支持从DHCP服务器获取网络配置。VLAN网络为多租户的云环境提供了网络二层隔离。QoS模块实现了容器带宽的限制。服务发现模块实现了Docker容器间的服务发现机制。macvlan daemon则可以处理原生的Docker Remote API,使得整个系统能够和Docker daemon无缝整合。本文所实现的基于macvlan的Docker网络系统不仅弥补了Docker本身网络的各种功能缺陷,在数据传输效率上也比Docker的原生网络系统及基于OVS的overlay网络系统有提升。


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