Docker 开启 IPv6
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2023-01-13 01:05
背景知识
Docker 网络
在 Docker 中，网络是一个重要抽象。一个 Docker 可以有多个网络，每个容器可以连接到一个或多个中。
docker 安装完成后，会自动创建三个网络，分别是 bridge、host 和 none。通过 docker network ls 命令可以查看：
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
11da7fc827b4 bridge bridge local
4cd2eae9c4cd host host local
12730ca5beca none null local
其中名字为 bridge 的 bridge 类型网络，就是 docker 的默认网络（docker run 默认使用的网络）。
默认网络的实现是在宿主机环境创建一个名为 docker0 的 bridge 设备，并为其配置一个私有网段的网关 IP 地址。通过 ip addr show docker0 可以查看更该设备信息。
3: docker0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default
link/ether 02:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::xxxx:xx:xx:xxxx/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
docker bridge 网络，在 IPv4 场景下拓扑如下所示（来自于：KVM + LinuxBridge 的网络虚拟化解决方案实践）：
+----------------------------------------------------------------+-----------------------------------------+-----------------------------------------+
| Host | Container 1 | Container 2 |
| | | |
| +------------------------------------------------+ | +-------------------------+ | +-------------------------+ |
| | Newwork Protocol Stack | | | Newwork Protocol Stack | | | Newwork Protocol Stack | |
| +------------------------------------------------+ | +-------------------------+ | +-------------------------+ |
| ↑ ↑ | ↑ | ↑ |
|............|.............|.....................................|...................|.....................|....................|....................|
| ↓ ↓ | ↓ | ↓ |
| +------+ +--------+ | +-------+ | +-------+ |
| |.3.101| | .9.1 | | | .9.2 | | | .9.3 | |
| +------+ +--------+ +-------+ | +-------+ | +-------+ |
| | eth0 | | br0 |<--->| veth | | | eth0 | | | eth0 | |
| +------+ +--------+ +-------+ | +-------+ | +-------+ |
| ↑ ↑ ↑ | ↑ | ↑ |
| | | +-------------------------------------------+ | | |
| | ↓ | | | |
| | +-------+ | | | |
| | | veth | | | | |
| | +-------+ | | | |
| | ↑ | | | |
| | +-------------------------------------------------------------------------------|--------------------+ |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
+------------|---------------------------------------------------+-----------------------------------------+-----------------------------------------+
↓
Physical Network (192.168.3.0/24)
通过 docker network inspect bridge 可以查看某该默认网络配置：
[
{
"Name": "bridge",
"Id": "11da7fc827b4dxxx",
"Created": "2021-11-22T12:04:03.408536176+08:00",
"Scope": "local",
"Driver": "bridge",
"EnableIPv6": false,
"IPAM": {
"Driver": "default",
"Options": null,
"Config": [
{
"Subnet": "172.17.0.0/16",
"Gateway": "172.17.0.1"
}
]
},
"Internal": false,
"Attachable": false,
"Ingress": false,
"ConfigFrom": {
"Network": ""
},
"ConfigOnly": false,
"Containers": {
"0d744147030829f0247xx": {
"Name": "container1",
"EndpointID": "6f539a054ae35cbxx",
"MacAddress": "02:42:xx:xx:xx:xx",
"IPv4Address": "172.17.0.14/16",
"IPv6Address": ""
},
},
"Options": {
"com.docker.network.bridge.default_bridge": "true",
"com.docker.network.bridge.enable_icc": "true",
"com.docker.network.bridge.enable_ip_masquerade": "true",
"com.docker.network.bridge.host_binding_ipv4": "0.0.0.0",
"com.docker.network.bridge.name": "docker0",
"com.docker.network.driver.mtu": "1500"
},
"Labels": {}
}
]
可以通过 docker network create 命令，创建一个自定义 bridge 网络。关于，默认网络和自定义 bridge，有如下不同：
自定义 bridge 网络会使用 docker 内嵌的 dns server 服务，配置地址为 127.0.0.11，通过 iptables 转发到 43747 端口。因此可以直接通过 container name 访问同一个自定义网络下的其他容器网络。而默认网络则不支持。 自定义 bridge 有更好的隔离性。 一个容器可以在运行时动态的连接/断开一个自定义 bridge，默认网络只能重新创建。 自定义 bridge 可以在创建的时候配置 Linux bridge，如果要修改默认网络的 bridge 则需要重启 docker daemon。因此，官方更推荐在生产环境使用自定义 bridge 而非默认网络。
默认网络支持 IPv6
本章节介绍的是如何配置默认的 bridge 网络支持 ipv6。（未经过测试，仅供参考）
前置条件：确保自己的设备被分配了一个 IPv6。通过 ip addr show 查看当前设备的 IPv6。其输出的物理网卡存在包含 inet6 和 scope global 的行时，表示该网卡支持 IPv6。需要注意的是：其 IPv6 地址的前缀不能是 /128，如果是 /128，建议通过 IPv6NAT 方式去支持 IPv6。
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
link/ether fa:16:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
inet 10.227.8.141/22 brd 10.227.11.255 scope global eth0
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 2xxx:xxxx::xxxx/64 scope global
valid_lft forever preferred_lft forever
inet6 fe80::xxxx:xxxx:xxxx:xxxx/64 scope link
valid_lft forever preferred_lft forever
修改 /etc/docker/daemon.json，其中 fixed-cidr-v6 是上一步获取到的 IPv6 网段的子网（配置默认网络，前缀长度最大为 /80）。
{
"ipv6": true,
"fixed-cidr-v6": "2xxx:xxxx::/80"
}
reload 配置，docker daemon 将会使用 IPv6 网络。
sudo systemctl reload docker
通过 docker network inspect bridge 命令检查是否生效。若生效，则 EnableIPv6 值为 true，IPAM.Config[1].Subnet 是上一步配置的 fixed-cidr-v6。
注意经测试，如下场景可能不会生效：
/etc/docker/daemon.json 存在 "live-restore": true 字段。 reload 时有容器仍然存在。
根据众多博客的说法，还需如下两步：
/etc/sysctl.conf 添加，并执行 sysctl -f，配置宿主机和 docker0 网卡支持 NDP proxy。
# docker0 是 docker 默认的网桥 (bridge)
net.ipv6.conf.docker0.proxy_ndp=1
# eth0 表示物理网卡，注意替换为物理网卡
net.ipv6.conf.eth0.proxy_ndp=1
默认的 ndp 邻居发现配置仅允许单个 IP 配置。需要安装 ndppd 服务来转发邻居发现消息（这一步还有一个替代方案：手动为每一个容器配置如：ip -6 neigh add proxy 2xxx:xxxx::1 dev ens3，其中，2xxx:xxxx::1 为容器的分配的 IPv6，ens3 为宿主机绑定 IPv6 的网卡）。
apt-get update -y
apt-get install -y ndppd
cp /usr/share/doc/ndppd/ndppd.conf-dist /etc/ndppd.conf
更改 proxy eth0 { 行到宿主机绑定 IPv6 的网卡，如：proxy ens3 {。更改 rule 1111:: { 行为需要暴露的网段 2xxx:xxxx::/80 {。最后执行 systemctl restart ndppd
注意：
本方法仅针对新装 Docker 场景 本章节 和 自定义网络支持 IPv6 配置的 IPv6 和 docker 默认 IPv4 是不同的。容器的 IPv6 用的不是私有网段，而是宿主机网络或者是宿主机网络的一个子网。因此，宿主机所在的网络的所有实例可以直接通过 IPv6 的地址。也就是说：容器的所有端口对于 IPv6 来说都是公开的，而无需 public。而容器的 IPv4 分配的是私有网段，因此，容器网段和宿主机网段是通过 NAT 转发数据的，因此宿主机所在网络的其他实例是无法直接访问容器。也就是说：容器的所有端口对于 IPv4 来说都是私有的，需 public 到 host 网络才能被外部访问到。
自定义网络支持 IPv6
本章节介绍的是如何创建一个支持 IPv6 的 bridge 网络。（未经过测试，仅供参考）
前置条件：确保自己的设备被分配了一个 IPv6。 创建一个支持 IPv6 的 bridge 网络。其中 --subnet 参数为上一步获取到的 IPv6 网段的子网（自定义 bridge 网络，前缀长度不限制，可以大于于 80）。
docker network create my-net-ipv6 --ipv6 --subnet="2xxx:xxxx::/80"
通过 docker network inspect my-net-ipv6 命令检查是否生效。若生效，则 EnableIPv6 值为 true，IPAM.Config[1].Subnet 是上一步配置的 fixed-cidr-v6。
创建容器时，通过 --network my-net-ipv6 参数，给容器开启 IPv6 网络，如 docker run --network my-net-ipv6 -it busybox ip addr show，可以看到，网卡被分配了 IPv6 地址。
通过 IPv6NAT 方式支持 IPv6
测试可行，推荐使用该方式。
上文也提到，上文展示的方案，容器获得的 IPv6 IP 并不是私有网络 IP，是和外部网络直接连通，而不会经过 NAT。在如下场景下，以上方式可能不能满足要求：
安全性，要求容器的网络是私有的，需要容器的网络行为和 Docker IPv4 的行为一致，只有特定端口才能访问。 宿主机处于一个很小范围的网段（前缀大于 /80），如 xxx::xx/128，没有多余的 IPv6 可以分给容器。此时就需要，给容器配置一个私有 IPv6 网段，并启用 NAT。
但是 Docker 官方并没有内置 IPv6 的 NAT，如果想要使用 IPv6 NAT，需要安装外挂的 IPv6 启动，参见：https://github.com/robbertkl/docker-ipv6nat。
有这些准备后，实施步骤如下所示：
使用如下命令，后台启动 IPv6 NAT（通过 --restart always 配置了开机自启）。
docker run -d --name ipv6nat --privileged --network host --restart always -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock:ro -v /lib/modules:/lib/modules:ro robbertkl/ipv6nat
和 自定义网络支持 IPv6 类似，创建一个支持 IPv6 的 bridge 网络。其中 --subnet 参数为 fe80::/10 的一个子网。
docker network create my-net-ipv6 --ipv6 --subnet="fd00:1::1/80" --gateway="fd00:1::1"
通过 docker network inspect my-net-ipv6 命令检查是否生效。若生效，则 EnableIPv6 值为 true，IPAM.Config[1].Subnet 是上一步配置的 fixed-cidr-v6。
创建容器时，通过 --network my-net-ipv6 参数，给容器开启 IPv6 网络，如 docker run --network my-net-ipv6 -it busybox sh：
ip addr show ，可以看到，网卡被分配了 IPv6 地址。 wget https://ipv6.icanhazip.com -O /dev/stdout 2>/dev/null 可以看到出网 IPv6 地址。
链接：https://www.rectcircle.cn/posts/docker-ipv6/
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