Docker跨主機容器間網路通訊實現的工具有Pipework、Flannel、Weave、Open vSwitch（虛擬交換機）、Calico實現跨主機容器間的通訊。其中Pipework、Weave、Flannel，三者的區別是：
Weave的思路
在每個宿主機上佈置一個特殊的route的容器，不同宿主機的route容器連線起來。 route攔截所有普通容器的ip請求，並通過udp包傳送到其他宿主機上的普通容器。這樣在跨機的多個容器端看到的就是同一個扁平網路。 weave解決了網路問題，不過部署依然是單機的。
Flannel的思路
Flannel是CoreOS團隊針對Kubernetes設計的一個網路規劃服務，簡單來說，它的功能是讓叢集中的不同節點主機建立的Docker容器都具有全叢集唯一的虛擬IP地址。但在預設的Docker配置中，每個節點上的Docker服務會分別負責所在節點容器的IP分配。這樣導致的一個問題是，不同節點上容器可能獲得相同的內外IP地址。並使這些容器之間能夠之間通過IP地址相互找到，也就是相互ping通。Flannel設計目的就是為叢集中所有節點重新規劃IP地址的使用規則，從而使得不同節點上的容器能夠獲得"同屬一個內網"且"不重複的"IP地址，並讓屬於不同節點上的容器能夠直接通過內網IP通訊。
Flannel實質上是一種"覆蓋網路(overlay network)"，即表示執行在一個網上的網（應用層網路），並不依靠ip地址來傳遞訊息，而是採用一種對映機制，把ip地址和identifiers做對映來資源定位。也就是將TCP資料包裝在另一種網路包裡面進行路由轉發和通訊，目前已經支援UDP、VxLAN、AWS VPC和GCE路由等資料轉發方式。
Flannel 使用etcd儲存配置資料和子網分配資訊。flannel 啟動之後，後臺程式首先檢索配置和正在使用的子網列表，然後選擇一個可用的子網，然後嘗試去註冊它。etcd也儲存這個每個主機對應的ip。flannel 使用etcd的watch機制監視/coreos.com/network/subnets下面所有元素的變化資訊，並且根據它來維護一個路由表。為了提高效能，flannel優化了Universal TAP/TUN裝置，對TUN和UDP之間的ip分片做了代理。
Flannel工作原理
每個主機配置一個ip段和子網個數。例如，可以配置一個覆蓋網路使用 10.100.0.0/16段，每個主機/24個子網。因此主機a可以接受10.100.5.0/24，主機B可以接受10.100.18.0/24的包。flannel使用etcd來維護分配的子網到實際的ip地址之間的對映。對於資料路徑，flannel 使用udp來封裝ip資料包，轉發到遠端主機。選擇UDP作為轉發協議是因為他能穿透防火牆。例如，AWS Classic無法轉發IPoIP or GRE 網路包，是因為它的安全組僅僅支援TCP/UDP/ICMP。 Flannel工作原理流程圖如下 (預設的節點間資料通訊方式是UDP轉發; flannel預設使用8285埠作為UDP封裝報文的埠，VxLan使用8472埠)
對上圖的簡單說明 (Flannel的工作原理可以解釋如下)：
-> 資料從源容器中發出後，經由所在主機的docker0虛擬網路卡轉發到flannel0虛擬網路卡，這是個P2P的虛擬網路卡，flanneld服務監聽在網路卡的另外一端。
-> Flannel通過Etcd服務維護了一張節點間的路由表，在稍後的配置部分我們會介紹其中的內容。
-> 源主機的flanneld服務將原本的資料內容UDP封裝後根據自己的路由表投遞給目的節點的flanneld服務，資料到達以後被解包，然後直接進入目的節點的flannel0虛擬網路卡，然後被轉發到目的主機的docker0虛擬網路卡，最後就像本機容器通訊一下的有docker0路由到達目標容器。
這樣整個資料包的傳遞就完成了，這裡需要解釋三個問題：
1) UDP封裝是怎麼回事？
在UDP的資料內容部分其實是另一個ICMP（也就是ping命令）的資料包。原始資料是在起始節點的Flannel服務上進行UDP封裝的，投遞到目的節點後就被另一端的Flannel服務
還原成了原始的資料包，兩邊的Docker服務都感覺不到這個過程的存在。
2) 為什麼每個節點上的Docker會使用不同的IP地址段？
這個事情看起來很詭異，但真相十分簡單。其實只是單純的因為Flannel通過Etcd分配了每個節點可用的IP地址段後，偷偷的修改了Docker的啟動引數。
在執行了Flannel服務的節點上可以檢視到Docker服務程式執行引數（ps aux|grep docker|grep "bip"），例如“--bip=182.48.25.1/24”這個引數，它限制了所在節
點容器獲得的IP範圍。這個IP範圍是由Flannel自動分配的，由Flannel通過儲存在Etcd服務中的記錄確保它們不會重複。
3) 為什麼在傳送節點上的資料會從docker0路由到flannel0虛擬網路卡，在目的節點會從flannel0路由到docker0虛擬網路卡？
例如現在有一個資料包要從IP為172.17.18.2的容器發到IP為172.17.46.2的容器。根據資料傳送節點的路由表，它只與172.17.0.0/16匹配這條記錄匹配，因此資料從docker0
出來以後就被投遞到了flannel0。同理在目標節點，由於投遞的地址是一個容器，因此目的地址一定會落在docker0對於的172.17.46.0/24這個記錄上，自然的被投遞到了docker0網路卡。
pipework的思路
pipework是一個單機的工具，組合了brctl等工具，可以認為pipework解決的是宿主機上的設定容器的虛擬網路卡、網橋、ip等，可以配合其他網路使用。
如果容器數量不多，想簡單的組一個大的3層網路，可以考慮weave
如果容器數量很多，而且你們的環境複雜,需要多個子網，可以考慮open vswitch或者fannel
weave的總體網路效能表現欠佳， flannel VXLAN 能滿足要求，一般推薦用flannel
Flannel環境部署記錄
1）機器環境（centos7系統）
182.48.115.233 部署etcd，flannel，docker 主機名：node-1 主控端（通過etcd） 182.48.115.235 部署flannel，docker 主機名：node-2 被控端
2）node-1（182.48.115.233）機器操作
設定主機名及繫結hosts
[root@node-1 ~]# hostnamectl --static set-hostname node-1
[root@node-1 ~]# vim /etc/hosts
182.48.115.233 node-1
182.48.115.233 etcd
182.48.115.235 node-2
關閉防火牆，如果開啟防火牆，則最好開啟2379和4001埠
[root@node-1 ~]# systemctl disable firewalld.service
[root@node-1 ~]# systemctl stop firewalld.service
先安裝docker環境
[root@node-1 ~]# yum install -y docker
安裝etcd
k8s執行依賴etcd，需要先部署etcd，下面採用yum方式安裝：
[root@node-1 ~]# yum install etcd -y
yum安裝的etcd預設配置檔案在/etc/etcd/etcd.conf，編輯配置檔案：
[root@node-1 ~]# cp /etc/etcd/etcd.conf /etc/etcd/etcd.conf.bak
[root@node-1 ~]# cat /etc/etcd/etcd.conf
#[member]
ETCD_NAME=master #節點名稱
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd" #資料存放位置
#ETCD_WAL_DIR=""
#ETCD_SNAPSHOT_COUNT="10000"
#ETCD_HEARTBEAT_INTERVAL="100"
#ETCD_ELECTION_TIMEOUT="1000"
#ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://0.0.0.0:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://0.0.0.0:2379,http://0.0.0.0:4001" #監聽客戶端地址
#ETCD_MAX_SNAPSHOTS="5"
#ETCD_MAX_WALS="5"
#ETCD_CORS=""
#
#[cluster]
#ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://localhost:2380"
# if you use different ETCD_NAME (e.g. test), set ETCD_INITIAL_CLUSTER value for this name, i.e. "test=http://..."
#ETCD_INITIAL_CLUSTER="default=http://localhost:2380"
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
#ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://etcd:2379,http://etcd:4001" #通知客戶端地址
#ETCD_DISCOVERY=""
#ETCD_DISCOVERY_SRV=""
#ETCD_DISCOVERY_FALLBACK="proxy"
#ETCD_DISCOVERY_PROXY=""
啟動etcd並驗證狀態
[root@node-1 ~]# systemctl start etcd
[root@node-1 ~]# ps -ef|grep etcd
etcd 28145 1 1 14:38 ? 00:00:00 /usr/bin/etcd --name=master --data-dir=/var/lib/etcd/default.etcd --listen-client-urls=http://0.0.0.0:2379,http://0.0.0.0:4001
root 28185 24819 0 14:38 pts/1 00:00:00 grep --color=auto etcd
[root@node-1 ~]# lsof -i:2379
COMMAND PID USER FD TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
etcd 28145 etcd 6u IPv6 1283822 0t0 TCP *:2379 (LISTEN)
etcd 28145 etcd 18u IPv6 1284133 0t0 TCP localhost:53203->localhost:2379 (ESTABLISHED)
........
[root@node-1 ~]# etcdctl set testdir/testkey0 0
0
[root@node-1 ~]# etcdctl get testdir/testkey0
0
[root@node-1 ~]# etcdctl -C http://etcd:4001 cluster-health
member 8e9e05c52164694d is healthy: got healthy result from http://etcd:2379
cluster is healthy
[root@node-1 ~]# etcdctl -C http://etcd:2379 cluster-health
member 8e9e05c52164694d is healthy: got healthy result from http://etcd:2379
cluster is healthy
安裝覆蓋網路Flannel
[root@node-1 ~]# yum install flannel
配置Flannel
[root@node-1 ~]# cp /etc/sysconfig/flanneld /etc/sysconfig/flanneld.bak
[root@node-1 ~]# vim /etc/sysconfig/flanneld
# Flanneld configuration options
# etcd url location. Point this to the server where etcd runs
FLANNEL_ETCD_ENDPOINTS="http://etcd:2379"
# etcd config key. This is the configuration key that flannel queries
# For address range assignment
FLANNEL_ETCD_PREFIX="/atomic.io/network"
# Any additional options that you want to pass
#FLANNEL_OPTIONS=""
配置etcd中關於flannel的key（這個只在安裝了etcd的機器上操作）
Flannel使用Etcd進行配置，來保證多個Flannel例項之間的配置一致性，所以需要在etcd上進行如下配置（'/atomic.io/network/config'這個key與上文/etc/sysconfig/flannel中的配置項FLANNEL_ETCD_PREFIX是相對應的，錯誤的話啟動就會出錯）：
[root@node-1 ~]# etcdctl mk /atomic.io/network/config '{ "Network": "182.48.0.0/16" }'
{ "Network": "182.48.0.0/16" }
溫馨提示：上面flannel設定的ip網段可以任意設定，隨便設定一個網段都可以。容器的ip就是根據這個網段進行自動分配的，ip分配後，容器一般是可以對外聯網的（網橋模式，只要宿主機能上網就可以）
啟動Flannel
[root@node-1 ~]# systemctl enable flanneld.service
[root@node-1 ~]# systemctl start flanneld.service
[root@node-1 ~]# ps -ef|grep flannel
root 9305 9085 0 09:12 pts/2 00:00:00 grep --color=auto flannel
root 28876 1 0 May15 ? 00:00:07 /usr/bin/flanneld -etcd-endpoints=http://etcd:2379 -etcd-prefix=/atomic.io/network
啟動Flannel後，一定要記得重啟docker，這樣Flannel配置分配的ip才能生效，即docker0虛擬網路卡的ip會變成上面flannel設定的ip段
[root@node-1 ~]# systemctl restart docker
3）node-2（182.48.115.235）機器操作
設定主機名及繫結hosts [root@node-2 ~]# hostnamectl --static set-hostname node-2 [root@node-2 ~]# vim /etc/hosts 182.48.115.233 node-1 182.48.115.233 etcd 182.48.115.235 node-2 關閉防火牆，如果開啟防火牆，則最好開啟2379和4001埠 [root@node-2 ~]# systemctl disable firewalld.service [root@node-2 ~]# systemctl stop firewalld.service 先安裝docker環境 [root@node-2 ~]# yum install -y docker 安裝覆蓋網路Flannel [root@node-2 ~]# yum install flannel 配置Flannel [root@node-2 ~]# cp /etc/sysconfig/flanneld /etc/sysconfig/flanneld.bak [root@node-2 ~]# vim /etc/sysconfig/flanneld # Flanneld configuration options # etcd url location. Point this to the server where etcd runs FLANNEL_ETCD_ENDPOINTS="http://etcd:2379" # etcd config key. This is the configuration key that flannel queries # For address range assignment FLANNEL_ETCD_PREFIX="/atomic.io/network" # Any additional options that you want to pass #FLANNEL_OPTIONS="" 啟動Flannel [root@node-2 ~]# systemctl enable flanneld.service [root@node-2 ~]# systemctl start flanneld.service [root@node-2 ~]# ps -ef|grep flannel root 3841 9649 0 09:11 pts/0 00:00:00 grep --color=auto flannel root 28995 1 0 May15 ? 00:00:07 /usr/bin/flanneld -etcd-endpoints=http://etcd:2379 -etcd-prefix=/atomic.io/network 啟動Flannel後，一定要記得重啟docker，這樣Flannel配置分配的ip才能生效，即docker0虛擬網路卡的ip會變成上面flannel設定的ip段 [root@node-2 ~]# systemctl restart docker
4）建立容器，驗證跨主機容器之間的網路聯通性
首先在node-1（182.48.115.233）上容器容器，如下，登陸容器發現已經按照上面flannel配置的分配了一個ip段（每個宿主機都會分配一個182.48.0.0/16的網段）
[root@node-1 ~]# docker run -ti -d --name=node-1.test docker.io/nginx /bin/bash
5e403bf93857fa28b42c9e2abaa5781be4e2bc118ba0c25cb6355b9793dd107e
[root@node-1 ~]# docker exec -ti node-1.test /bin/bash
root@5e403bf93857:/# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
2953: eth0@if2954: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:b6:30:19:04 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 182.48.25.4/24 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:b6ff:fe30:1904/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
接著在node-2（182.48.115.233）上容器容器
[root@node-2 ~]# docker exec -ti node-2.test /bin/bash
root@052a6a2a4a19:/# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default
link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
inet 127.0.0.1/8 scope host lo
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 ::1/128 scope host
valid_lft forever preferred_lft forever
10: eth0@if11: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1472 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:42:b6:30:43:03 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
inet 182.48.67.3/24 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::42:b6ff:fe30:4303/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
root@052a6a2a4a19:/# ping 182.48.25.4
PING 182.48.25.4 (182.48.25.4): 56 data bytes
64 bytes from 182.48.25.4: icmp_seq=0 ttl=60 time=2.463 ms
64 bytes from 182.48.25.4: icmp_seq=1 ttl=60 time=1.211 ms
.......
root@052a6a2a4a19:/# ping www.baidu.com
PING www.a.shifen.com (14.215.177.37): 56 data bytes
64 bytes from 14.215.177.37: icmp_seq=0 ttl=51 time=39.404 ms
64 bytes from 14.215.177.37: icmp_seq=1 ttl=51 time=39.437 ms
.......
發現，在兩個宿主機的容器內，互相ping對方容器的ip，是可以ping通的！也可以直接連線外網（橋接模式）
檢視兩臺宿主機的網路卡資訊，發現docker0虛擬網路卡的ip（相當於容器的閘道器）也已經變成了flannel配置的ip段，並且多了flannel0的虛擬網路卡資訊
[root@node-1 ~]# ifconfig
docker0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1472
inet 182.48.25.1 netmask 255.255.255.0 broadcast 0.0.0.0
inet6 fe80::42:31ff:fe0f:cf0f prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 02:42:31:0f:cf:0f txqueuelen 0 (Ethernet)
RX packets 48 bytes 2952 (2.8 KiB)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 31 bytes 2286 (2.2 KiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 182.48.115.233 netmask 255.255.255.224 broadcast 182.48.115.255
inet6 fe80::5054:ff:fe34:782 prefixlen 64 scopeid 0x20<link>
ether 52:54:00:34:07:82 txqueuelen 1000 (Ethernet)
RX packets 10759798 bytes 2286314897 (2.1 GiB)
RX errors 0 dropped 40 overruns 0 frame 0
TX packets 21978639 bytes 1889026515 (1.7 GiB)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
flannel0: flags=4305<UP,POINTOPOINT,RUNNING,NOARP,MULTICAST> mtu 1472
inet 182.48.25.0 netmask 255.255.0.0 destination 182.48.25.0
unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 500 (UNSPEC)
RX packets 12 bytes 1008 (1008.0 B)
RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
TX packets 12 bytes 1008 (1008.0 B)
TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0
通過下面命令，可以檢視到本機的容器的ip所在的範圍
[root@node-1 ~]# ps aux|grep docker|grep "bip"
root 2080 0.0 1.4 796864 28168 ? Ssl May15 0:18 /usr/bin/dockerd-current --add-runtime docker-runc=/usr/libexec/docker/docker-runc-current --default-runtime=docker-runc --exec-opt native.cgroupdriver=systemd --userland-proxy-path=/usr/libexec/docker/docker-proxy-current --insecure-registry registry:5000 --bip=182.48.25.1/24 --ip-masq=true --mtu=1472
這裡面的“--bip=182.48.25.1/24”這個引數，它限制了所在節點容器獲得的IP範圍。
這個IP範圍是由Flannel自動分配的，由Flannel通過儲存在Etcd服務中的記錄確保它們不會重複。
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溫馨提示：
如上面操作後，發現各容器內分配的ip之間相互ping不通，基本就是由於防火牆問題引起的！
可是明明已經在前面部署的時候，通過"systemctl stop firewalld.service"關閉了防火牆，為什麼還有防火牆問題？？
這是因為linux還有底層的iptables，所以解決辦法是在各節點上執行下面操作：
[root@node-1 ~]# iptables -P INPUT ACCEPT [root@node-1 ~]# iptables -P FORWARD ACCEPT [root@node-1 ~]# iptables -F [root@node-1 ~]# iptables -L -n 執行上面操作後，基本各容器間就能相互ping通了。
docker通過Flannel可以實現各容器間的相互通訊，即宿主機和容器，容器和容器之間都能相互通訊。