Hệ Sinh Thái Docker: Tìm Hiểu Mạng Lưới và Giao Tiếp Trong Container

Khi xây dựng các hệ thống phân tán cho các container Docker, việc thiết lập và quản lý kết nối mạng trở nên vô cùng quan trọng. Kiến trúc hướng dịch vụ, vốn phụ thuộc nhiều vào giao tiếp giữa các thành phần, yêu cầu một mạng lưới ổn định và hiệu quả để hoạt động đúng cách.

Để triển khai hệ sinh thái Docker hiệu quả, việc thuê VPS chất lượng là yếu tố then chốt. VPS mạnh mẽ, ổn định giúp tối ưu hóa mạng lưới và giao tiếp container. Khám phá ngay các gói thuê VPS tại DataOnline để đảm bảo hiệu suất tối đa cho dự án của bạn!

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các chiến lược và công cụ mạng khác nhau, giúp thiết lập mạng lưới cho các container theo đúng yêu cầu của hệ thống. Tùy thuộc vào tình huống cụ thể, có thể tận dụng các giải pháp mạng tích hợp sẵn của Docker, hoặc trong một số trường hợp, bạn sẽ cần sử dụng các dự án thay thế để tối ưu hóa hiệu quả.

Triển khai kết nối mạng gốc của Docker

Docker tự nó cung cấp nhiều nền tảng cơ bản về kết nối mạng cần thiết cho giao tiếp giữa các container và giữa container với host.

Khi tiến trình Docker được khởi động, nó sẽ cấu hình một giao diện cầu ảo mới có tên docker0 trên hệ thống host. Giao diện này cho phép Docker phân bổ một subnet ảo để sử dụng giữa các container sẽ được chạy. Cầu này sẽ đảm nhiệm vai trò chính trong việc kết nối giữa mạng bên trong container và mạng trên host.

Khi một container được khởi động bởi Docker, một giao diện ảo mới sẽ được tạo ra và cấp cho nó một địa chỉ IP nằm trong phạm vi subnet của docker0. Địa chỉ IP này được gắn vào mạng nội bộ của container, tạo đường dẫn cho container kết nối với cầu docker0 trên host.

Docker tự động cấu hình các quy tắc iptables để cho phép chuyển tiếp và cấu hình NAT masquerading cho lưu lượng truy cập xuất phát từ docker0 hướng ra ngoài.

Cách các Container công bố dịch vụ cho người tiêu dùng

Các container trên cùng một host có thể truy cập các dịch vụ được cung cấp bởi các container lân cận mà không cần cấu hình thêm. Hệ thống host sẽ đơn giản định tuyến các yêu cầu xuất phát từ và hướng đến giao diện docker tới vị trí phù hợp.

Các container có thể mở cổng cho host, nơi chúng có thể nhận lưu lượng truy cập được chuyển tiếp từ bên ngoài. Các cổng được mở có thể được ánh xạ tới host, hoặc bằng cách chọn một cổng cụ thể, hoặc để Docker tự động chọn một cổng ngẫu nhiên, cao và chưa sử dụng. Docker sẽ lo việc thiết lập các quy tắc chuyển tiếp và cấu hình iptables để định tuyến gói tin chính xác trong các trường hợp này.

Sự khác biệt giữa việc mở cổng và xuất bản cổng

Khi tạo image cho container hoặc chạy container, bạn có tùy chọn mở cổng hoặc xuất bản cổng . Sự khác biệt giữa hai cách này là khá quan trọng, dù có thể không dễ nhận biết ngay lập tức.

Exposing a port (Mở cổng): Có nghĩa là Docker sẽ ghi nhận rằng cổng được đề cập đang được container sử dụng. Thông tin này có thể được dùng cho mục đích phát hiện và liên kết. Ví dụ, khi kiểm tra container, bạn sẽ thấy thông tin về các cổng được mở. Khi các container được liên kết với nhau, các biến môi trường sẽ được thiết lập trong container mới để chỉ ra các cổng đã được mở trên container ban đầu.

Theo mặc định, các container có thể truy cập lẫn nhau trên host bất kể có mở cổng hay không. Việc mở cổng chỉ đơn giản là tài liệu hóa việc sử dụng cổng và cung cấp thông tin này cho các ánh xạ tự động và việc liên kết.

Publishing a port (Xuất bản cổng): Là việc ánh xạ cổng container tới giao diện của host, giúp cổng đó có thể truy cập từ bên ngoài. Các cổng của container có thể được ánh xạ tới một cổng cụ thể trên host, hoặc Docker có thể tự động chọn một cổng cao, chưa sử dụng một cách ngẫu nhiên.

Docker Links là gì?

Docker cung cấp một cơ chế gọi là Docker links để cấu hình giao tiếp giữa các container. Nếu một container mới được liên kết với một container hiện có, container mới sẽ nhận thông tin kết nối của container hiện có thông qua các biến môi trường.

Điều này tạo ra một cách đơn giản để thiết lập giao tiếp giữa hai container bằng cách cung cấp cho container mới thông tin cụ thể về cách truy cập vào container bạn đồng hành. Các biến môi trường được thiết lập dựa theo các cổng được mở bởi container kia. Địa chỉ IP và các thông tin khác sẽ được Docker tự động điền vào.

Các dự án mở rộng khả năng mạng của Docker

Mô hình mạng được thảo luận ở trên cung cấp một điểm khởi đầu tốt cho việc xây dựng mạng lưới. Giao tiếp giữa các container trên cùng một host khá đơn giản, và giao tiếp giữa các host có thể xảy ra qua các mạng công cộng thông thường miễn là các cổng được ánh xạ đúng cách và thông tin kết nối được cung cấp cho bên nhận.

Tuy nhiên, nhiều ứng dụng đòi hỏi môi trường mạng cụ thể cho mục đích bảo mật hoặc chức năng. Chức năng kết nối mạng gốc của Docker có phần hạn chế trong những trường hợp này. Vì lý do đó, đã có nhiều dự án được tạo ra nhằm mở rộng hệ sinh thái mạng của Docker.

Tạo mạng Overlay để trừu tượng hóa cấu trúc dưới nền

Một cải tiến chức năng mà nhiều dự án tập trung vào là thiết lập các mạng overlay. Mạng overlay là một mạng ảo được xây dựng trên nền tảng các kết nối mạng hiện có.

Việc thiết lập mạng overlay cho phép bạn tạo ra một môi trường mạng đồng nhất và dễ dự đoán trên nhiều host. Điều này giúp đơn giản hóa việc giao tiếp giữa các container bất kể chúng chạy ở đâu. Một mạng ảo đơn có thể trải dài qua nhiều host, hoặc có thể chỉ định các subnet cụ thể cho từng host trong cùng một mạng thống nhất.

Một ứng dụng khác của mạng overlay là trong việc xây dựng các cụm máy chủ tính toán. Trong tính toán fabric, nhiều host được trừu tượng hóa và quản lý như một thực thể duy nhất, mạnh mẽ hơn. Việc triển khai một lớp tính toán fabric cho phép người dùng cuối quản lý toàn bộ cụm thay vì từng host riêng lẻ. Kết nối mạng đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng cụm này.

Cấu hình mạng nâng cao

Các dự án khác mở rộng khả năng kết nối mạng của Docker bằng cách cung cấp nhiều tính năng linh hoạt hơn.

Cấu hình mạng mặc định của Docker hoạt động tốt nhưng khá đơn giản. Những hạn chế này trở nên rõ ràng nhất khi xử lý giao tiếp giữa các host, đồng thời cũng có thể cản trở các yêu cầu cấu hình mạng tùy chỉnh trong một host đơn lẻ.

Các dự án mở rộng cung cấp thêm các khả năng “hạ tầng” bổ sung. Những dự án này không cung cấp cấu hình hoàn chỉnh ngay lập tức, nhưng cho phép bạn tự kết nối các phần và tạo ra các kịch bản mạng phức tạp. Một số khả năng bạn có thể đạt được bao gồm:

• Thiết lập mạng riêng tư giữa các host cụ thể.
• Cấu hình cầu nối, VLANs, subnet tùy chỉnh và các gateway.

Ngoài ra, còn có nhiều công cụ và dự án, mặc dù không được phát triển riêng cho Docker, nhưng thường được sử dụng trong môi trường Docker để cung cấp các chức năng cần thiết. Đặc biệt, các công nghệ mạng riêng tư và kết nối qua tunnel đã được phát triển bền vững thường được sử dụng nhằm cung cấp giao tiếp an toàn giữa các host và giữa các container.

Một số dự án phổ biến để cải thiện kết nối mạng của Docker

Có một số dự án tập trung vào việc cung cấp mạng overlay cho các host Docker. Một số dự án phổ biến bao gồm:

• flannel: Được phát triển bởi nhóm CoreOS, dự án này ban đầu được tạo ra nhằm cung cấp cho mỗi host một subnet riêng trong một mạng chung. Đây là điều kiện cần thiết để công cụ điều phối của Google, Kubernetes, hoạt động, nhưng nó cũng hữu ích trong các tình huống khác.

• weave: Weave tạo ra một mạng ảo kết nối các host với nhau. Điều này đơn giản hóa việc định tuyến ứng dụng khi cho thấy như thể tất cả các container đều được kết nối vào cùng một switch mạng.

Về mặt cấu hình mạng nâng cao, dự án sau nhằm bù đắp khoảng trống đó bằng cách cung cấp thêm khả năng “hạ tầng”:

• pipework: Được xây dựng như một giải pháp tạm thời cho đến khi khả năng kết nối mạng gốc của Docker được cải thiện, dự án này cho phép cấu hình các kịch bản mạng phức tạp một cách dễ dàng.

Một ví dụ tiêu biểu khác của phần mềm hiện có được sử dụng để bổ sung chức năng cho Docker là:

• tinc: Tinc là một phần mềm VPN nhẹ, được triển khai sử dụng tunnels và mã hoá. Tinc là một giải pháp mạnh mẽ có thể làm cho mạng riêng tư trở nên trong suốt đối với bất kỳ ứng dụng nào.

Kết luận

Việc cung cấp các dịch vụ nội bộ và bên ngoài thông qua các container là một mô hình mạnh mẽ, nhưng việc quản lý kết nối mạng lại là yếu tố quan trọng hàng đầu. Mặc dù Docker đã cung cấp một số tính năng kết nối mạng cơ bản như cấu hình giao diện ảo, phân chia subnet, iptables và quản lý bảng NAT, nhưng đã có nhiều dự án khác được phát triển để cung cấp các cấu hình nâng cao hơn, giúp tối ưu hóa kết nối mạng trong môi trường container hóa.

Hiểu rõ mạng lưới Docker giúp bạn tận dụng container tối ưu. Để sở hữu môi trường lý tưởng, hãy cân nhắc mua VPS với cấu hình cao, phù hợp nhu cầu. Truy cập DataOnline để tìm hiểu các gói mua VPS và nâng cấp hệ thống của bạn ngay hôm nay!

Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá cách các công cụ lập lịch và điều phối xây dựng trên nền tảng này để cung cấp các chức năng quản lý hiệu quả các container trong các môi trường phân cụm, đồng thời giúp cải thiện khả năng mở rộng và tính linh hoạt của hệ thống.