從服務(wù)器集群到單臺服務(wù)器(host)，從主機(jī)到虛擬機(jī)(vm)，從虛擬機(jī)到容器組(pod)，從 容器組到單個容器(Docker)，從容器到多進(jìn)程，從進(jìn)程到多線程，資源(主要指計算、存儲和網(wǎng)絡(luò))的劃分粒度越來越細(xì)，這使得資源能做到相互隔離，資源的配置也更加靈活。然而，也隨之帶來了一系列的技術(shù)問題：比如，同宿主上的 vm 是如何通信的？跨 host 間的 vm 是如何通信的？vm 和 host 是如何通信的？進(jìn)程間、線程間又是如何通信、協(xié)作的？等等。今天，我們就來探究一下 linux 系統(tǒng)中虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信原理。

一般的技術(shù)文章或者書上將 vm 的網(wǎng)絡(luò)連接方式分為三種：橋接（bridged）、NAT模式和 host-only 模式。然而，這種分類方法并不友好。首先，單從名稱看，你還是不知道具體的網(wǎng)絡(luò)連接方式。其次，NAT 模式和 host-only 模式有區(qū)別也有聯(lián)系，容易混淆。所以，這里我們將 linux 系統(tǒng)中 vm 的網(wǎng)絡(luò)連接方式分成兩大類，分別是物理網(wǎng)卡模式和虛擬網(wǎng)卡模式。

物理網(wǎng)卡模式

物理網(wǎng)卡模式又分為非 NAT 方式和 NAT 方式。

• 非 NAT 方式

上圖中，主機(jī)通過 VMware 虛擬出了 3 臺虛擬機(jī)，3 臺虛擬機(jī)直接和虛擬交換機(jī)相連，而虛擬交換機(jī)則與主機(jī)的物理網(wǎng)卡相連。想要理解這種方式則需要明確以下三點：

1. 虛擬機(jī)1、2、3 通過虛擬交換機(jī)之間與主機(jī)網(wǎng)卡相連，也就是說不需要主機(jī)內(nèi)核參與，只是借用了主機(jī)的物理網(wǎng)卡；
2. “虛擬交換機(jī)”是屬于 VMware 的虛擬設(shè)備，不屬于虛擬機(jī)1，也不屬于虛擬機(jī)2和虛擬機(jī)3；
3. 每臺虛擬機(jī)也有自己的虛擬網(wǎng)卡，才能與虛擬機(jī)交換機(jī)通信，圖中并沒有標(biāo)出來。

• NAT 方式

我們知道，NAT（network adress treanslate，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）能解決私有網(wǎng)絡(luò)地址不足的問題，在 VM 的通信網(wǎng)絡(luò)中同樣可以利用這一技術(shù)。DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）能夠給不同的 VM 分配 IP 地址。上圖中，vmnet0、NAT、DHCP 都是屬于 VMware 的虛擬設(shè)備。

虛擬網(wǎng)卡模式

這里，我們介紹另一種 VM 的網(wǎng)絡(luò)通信方式 - 虛擬網(wǎng)卡模式。VMware 在創(chuàng)建 VM 的時候，同時創(chuàng)建了一個叫“虛擬網(wǎng)卡”的虛擬設(shè)備。VMware 管轄下的所有 VM 通過和虛擬交換機(jī)相連，虛擬交換機(jī)和虛擬網(wǎng)卡連接。理解這種通信方式，需要明確以下一點：

• 這種網(wǎng)絡(luò)對虛擬機(jī)來說很封閉，因為 VM 只能連接主機(jī)，如果想要和外界通信，需要主機(jī)具備路由/交換功能，只能通過在主機(jī)上安裝路由或代理軟件實現(xiàn)；

上文中我們介紹了 Linux 系統(tǒng)中 VM 的兩種通信模式：“物理網(wǎng)卡模式”和“虛擬網(wǎng)卡模式”。其實，這兩種通信模式還可以對應(yīng)另外兩個別名，分別是“硬直通”和“軟交換”，大家喜歡前者還是后者呢？