2024 - 两台CentOS服务器上的1000个Docker容器（每台500个）之间实现UDP通
两台CentOS服务器上的1000个Docker容器（每台500个）之间实现UDP通信(C语言版本) 给女朋友对象写得，她不会，我就写了一个[*] 为了帮助您在两台CentOS服务器上的1000个Docker容器（每台500个）之间实现UDP通信，我将详细地逐步引导您完成整个过程。我们将使用C语言编写UDP服务器和客户端程序，并使用Docker来管理容器和网络配置。
[*] 我会在每个步调中明白指出您必要修改的地方，以及必要特别留意的事项。由于您是初学者，我会只管以简单易懂的方式来表明。
[*] 请您一步一步来看 ，仔细阅读里面相关的留意事项哦~~
重点：
❤️：你拿到事后，你先仔细的全部浏览一遍，再去动手操纵哦~
目录
[*]情况准备
[*]安装Docker
[*]检查网络连通性
[*]编写UDP服务器程序
[*]代码示例
[*]详细注释
[*]编写UDP客户端程序
[*]代码示例
[*]详细注释
[*]创建Docker镜像
[*]编写Dockerfile
[*]构建镜像
[*]运行服务器容器（服务器A）
[*]编写运行脚本
[*]表明脚本内容
[*]运行客户端容器（服务器B）
[*]编写运行脚本
[*]表明脚本内容
[*]网络和防火墙配置
[*]修改防火墙设置
[*]检查网络连接
[*]验证通信
[*]检查服务器日志
[*]确认消息接收
[*]留意事项和可能的题目
[*]体系资源限制
[*]防火墙和安全性
[*]日志和监控
[*]总结
1. 情况准备
1.1 安装Docker （这个我们安装了，可以 跳过了！❤️）
在两台CentOS服务器上都必要安装Docker。如果还未安装，请按照以下步调进行：
# 更新包索引
sudo yum update -y
# 安装必要的包
sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 添加Docker仓库
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo
# 安装Docker CE
sudo yum install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
# 启动Docker服务
sudo systemctl start docker
# 设置Docker开机自启
sudo systemctl enable docker
留意：
[*] 权限题目：默认情况下，只有root用户或docker组的用户才能运行Docker命令。为了方便，您可以将当前用户添加到docker组：
sudo usermod -aG docker $(whoami)
然退却出并重新登录以使更改生效。
1.2 检查网络连通性（但是 我们必要 检测两台服务器是否可以走的通的！⚠️）（从这一步出发 ❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️❤️）
确保两台服务器之间可以互相访问。
[*] 测试连接：
# 在服务器B上，尝试ping服务器A
ping <服务器A的IP地址>
[*] 留意：如果ping不通，可能必要检查网络配置或联系网络管理员。
2. 编写UDP服务器程序 （下面是 重点了，请您仔细阅读，一步一步来，不要着急）
在服务器A上，创建一个目录来存放代码：
mkdir ~/udp_project
cd ~/udp_project
2.1 代码示例
创建一个名为udp_server.c的文件，内容如下：
// udp_server.c
/*
* UDP服务器程序
* 监听指定的UDP端口并接收消息。
*
* 编译：
* gcc -o udp_server udp_server.c
*
* 用法：
* ./udp_server <端口号>
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#define BUFFER_SIZE 1024// 接收消息的最大缓冲区大小
int main(int argc, char *argv[]) {
int sockfd; // 套接字文件描述符
int port; // 监听的端口号
struct sockaddr_in server_addr; // 服务器地址结构
struct sockaddr_in client_addr; // 客户端地址结构
char buffer; // 接收消息的缓冲区
socklen_t addr_len; // 客户端地址结构的大小
ssize_t recv_len; // 接收到的消息长度
// 检查参数数量是否正确
if (argc != 2) {
fprintf(stderr, "用法: %s <端口号>\n", argv);
exit(1);
}
// 将端口号从字符串转换为整数
port = atoi(argv);
// 创建UDP套接字
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
perror("socket 创建失败");
exit(1);
}
// 将服务器地址结构清零
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
// 设置地址族为AF_INET（IPv4）
server_addr.sin_family = AF_INET;
// 监听所有可用的网络接口
server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
// 设置端口号（将主机字节序转换为网络字节序）
server_addr.sin_port = htons(port);
// 将套接字绑定到指定的端口上
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
perror("绑定失败");
close(sockfd);
exit(1);
}
printf("UDP服务器正在监听端口 %d\n", port);
// 无限循环，持续接收消息
while (1) {
addr_len = sizeof(client_addr);
// 接收消息
recv_len = recvfrom(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE - 1, 0,
(struct sockaddr *)&client_addr, &addr_len);
if (recv_len < 0) {
perror("接收失败");
continue;
}
// 在接收到的数据末尾添加字符串结束符
buffer = '\0';
// 打印客户端信息和消息内容
printf("从 %s:%d 收到消息：%s\n",
inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port), buffer);
}
// 关闭套接字（实际上不会到达这里）
close(sockfd);
return 0;
}
2.2 详细注释
[*]头文件包罗：包罗了网络编程和基本的C库函数所需的头文件。
[*]宏定义：定义了缓冲区巨细BUFFER_SIZE。
[*]main函数参数检查：确保运行程序时传入了正确的参数（端口号）。
[*]套接字创建：使用socket()函数创建一个UDP套接字。
[*]地址布局初始化：使用memset()清零，然后设置地址族、IP地址和端口号。
[*]绑定套接字：使用bind()函数将套接字绑定到指定的IP和端口上。
[*]接收循环：使用recvfrom()函数接收来自客户端的消息，并打印出来。
3. 编写UDP客户端程序
在服务器B上，同样创建一个目录：
mkdir ~/udp_project
cd ~/udp_project
3.1 代码示例
创建一个名为udp_client.c的文件，内容如下：
// udp_client.c
/*
* UDP客户端程序
* 向指定的IP地址和UDP端口发送消息。
*
* 编译：
* gcc -o udp_client udp_client.c
*
* 用法：
* ./udp_client <服务器IP> <服务器端口> <消息>
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#define BUFFER_SIZE 1024// 消息的最大缓冲区大小
int main(int argc, char *argv[]) {
int sockfd; // 套接字文件描述符
char *server_ip; // 服务器IP地址
int server_port; // 服务器端口号
struct sockaddr_in server_addr; // 服务器地址结构
char *message; // 要发送的消息
ssize_t sent_len; // 发送的消息长度
// 检查参数数量是否正确
if (argc != 4) {
fprintf(stderr, "用法: %s <服务器IP> <服务器端口> <消息>\n", argv);
exit(1);
}
// 获取服务器IP、端口和消息
server_ip = argv;
server_port = atoi(argv);
message = argv;
// 创建UDP套接字
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
perror("socket 创建失败");
exit(1);
}
// 将服务器地址结构清零
memset(&server_addr, 0, sizeof(server_addr));
// 设置地址族为AF_INET（IPv4）
server_addr.sin_family = AF_INET;
// 将IP地址从文本转换为二进制形式
if (inet_pton(AF_INET, server_ip, &server_addr.sin_addr) <= 0) {
fprintf(stderr, "无效的IP地址：%s\n", server_ip);
close(sockfd);
exit(1);
}
// 设置端口号（网络字节序）
server_addr.sin_port = htons(server_port);
// 发送消息到服务器
sent_len = sendto(sockfd, message, strlen(message), 0,
(struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
if (sent_len < 0) {
perror("发送失败");
close(sockfd);
exit(1);
}
printf("已向 %s:%d 发送消息：%s\n", server_ip, server_port, message);
// 关闭套接字
close(sockfd);
return 0;
}
3.2 详细注释
[*]参数检查：确保提供了服务器IP、端口和消息。
[*]套接字创建：同样使用socket()函数创建UDP套接字。
[*]地址布局设置：将服务器的IP和端口填入server_addr布局。
[*]发送消息：使用sendto()函数发送消息到服务器。
4. 创建Docker镜像
4.1 编写Dockerfile
在两台服务器的udp_project目录下，创建一个名为Dockerfile的文件，内容如下：
# 使用官方的GCC镜像作为基础镜像
FROM gcc:latest
# 在容器内创建工作目录
WORKDIR /usr/src/app
# 将源代码复制到容器内
COPY udp_server.c udp_client.c ./
# 编译UDP服务器和客户端程序
RUN gcc -o udp_server udp_server.c
RUN gcc -o udp_client udp_client.c
# 暴露默认端口（可在运行时覆盖）
EXPOSE 5000/udp
# 设置默认命令（可在运行容器时覆盖）
CMD ["./udp_server", "5000"]
表明：
[*]FROM：指定底子镜像为官方的gcc镜像，包罗了GCC编译器。
[*]WORKDIR：设置工作目录为/usr/src/app。
[*]COPY：将udp_server.c和udp_client.c复制到容器内的工作目录。
[*]RUN：编译服务器和客户端程序。
[*]EXPOSE：暴露5000端口的UDP协议（可在运行时指定其他端口）。
[*]CMD：设置容器启动时默认执行的命令。
4.2 构建镜像
在两个服务器的udp_project目录下，执行以下命令构建Docker镜像：
docker build -t udp_app .
留意：
[*]镜像名称：udp_app是镜像的名称，您可以根据必要更改。
[*]构建过程：Docker会根据Dockerfile的指令一步步构建镜像。
5. 运行服务器容器（服务器A）
5.1 编写运行脚本
在服务器A的udp_project目录下，创建一个名为run_servers.sh的脚本，内容如下：
#!/bin/bash
# 要运行的服务器容器数量
NUM_CONTAINERS=500
# 服务器的基础端口号
BASE_PORT=5000
for (( i=1; i<=NUM_CONTAINERS; i++ ))
do
CONTAINER_NAME="server_$i"
HOST_PORT=$((BASE_PORT + i))
CONTAINER_PORT=$((BASE_PORT + i))
# 运行服务器容器
docker run -d --name $CONTAINER_NAME -p $HOST_PORT:$CONTAINER_PORT/udp udp_app ./udp_server $CONTAINER_PORT
echo "已在端口 $HOST_PORT 启动服务器容器 $CONTAINER_NAME"
done
5.2 表明脚本内容
[*]循环：从1到500，依次启动500个容器。
[*]容器名称：server_1、server_2、…、server_500。
[*]端口设置：
[*]主机端口：HOST_PORT，从5001到5500。
[*]容器端口：CONTAINER_PORT，与主机端口相同。
[*]运行容器：
[*]-d：配景运行容器。
[*]--name：指定容器名称。
[*]-p：将主机的UDP端口映射到容器的UDP端口。
[*]udp_app：使用之前构建的镜像。
[*]./udp_server $CONTAINER_PORT：在容器内执行的命令，指定监听的端口。
必要您修改的地方：
[*]NUM_CONTAINERS：如果您想运行差别数量的容器，可以修改这个值。
6. 运行客户端容器（服务器B）
6.1 编写运行脚本
在服务器B的udp_project目录下，创建一个名为run_clients.sh的脚本，内容如下：
#!/bin/bash
# 要运行的客户端容器数量
NUM_CONTAINERS=500
# 客户端的基础端口号（用于区分消息）
BASE_PORT=5000
# 服务器A的IP地址
SERVER_A_IP="请替换为服务器A的实际IP地址"
for (( i=1; i<=NUM_CONTAINERS; i++ ))
do
CONTAINER_NAME="client_$i"
SERVER_PORT=$((BASE_PORT + i))
MESSAGE="来自客户端 $i 的问候"
# 运行客户端容器
docker run -d --name $CONTAINER_NAME udp_app ./udp_client $SERVER_A_IP $SERVER_PORT "$MESSAGE"
echo "已启动客户端容器 $CONTAINER_NAME，发送到 $SERVER_A_IP:$SERVER_PORT"
done
6.2 表明脚本内容
[*]服务器IP地址：必要将SERVER_A_IP替换为服务器A的实际IP地址。
[*]循环：启动500个客户端容器。
[*]容器名称：client_1、client_2、…、client_500。
[*]服务器端口：与服务器容器的端口对应，从5001到5500。
[*]消息内容：每个客户端发送一条包罗本身编号的消息。
[*]运行容器：
[*]-d：配景运行。
[*]--name：容器名称。
[*]udp_app：使用同样的镜像。
[*]./udp_client $SERVER_A_IP $SERVER_PORT "$MESSAGE"：在容器内执行的命令，指定服务器IP、端口和消息。
必要您修改的地方：
[*]SERVER_A_IP：❤️肯定要替换为服务器A的实际IP地址，否则客户端无法连接到服务器❤️。
[*]NUM_CONTAINERS：如果必要，可以修改客户端容器的数量❤️。
7. 网络和防火墙配置
7.1 修改防火墙设置（服务器A）
为了允许UDP流量通过指定的端口，必要修改防火墙设置。
# 添加端口范围的UDP规则
sudo firewall-cmd --zone=public --add-port=5001-5500/udp --permanent
# 重新加载防火墙
sudo firewall-cmd --reload
留意：
[*]防火墙软件：如果使用的是firewalld，上述命令实用。如果使用其他防火墙，必要使用相应的命令。
[*]端口范围：确保与您在脚本中使用的端口范围同等。
7.2 检查网络连接
在服务器B上，测试是否可以连接到服务器A的指定端口。
# 使用nc（netcat）工具测试UDP端口
echo "测试" | nc -u -v <服务器A的IP地址> 5001
如果连接乐成，说明网络连通性正常。
8. 验证通信
8.1 检查服务器日志
在服务器A上，检察某个服务器容器的日志，比方server_1：
docker logs server_1
您应该看到类似以下的输出：
UDP服务器正在监听端口 5001
从 <客户端IP>:<端口> 收到消息：来自客户端 1 的问候
8.2 确认消息接收
[*]多个容器日志：可以检查其他服务器容器的日志，确认是否收到了对应客户端的消息。
[*]故障排查：如果没有收到消息，请检查以下内容：
[*]服务器A的防火墙设置：确保开放了必要的UDP端口。
[*]服务器IP地址是否正确：在run_clients.sh脚本中。
[*]网络连通性：使用ping或nc测试。
9. 留意事项和可能的题目
9.1 体系资源限制
[*] CPU和内存：运行大量容器会占用大量体系资源。请监控体系的CPU和内存使用情况。
[*] 文件形貌符限制：可能必要增加体系的文件形貌符限制。
# 临时增加限制
ulimit -n 65535
9.2 防火墙和安全性
[*]安全策略：确保只允允许信任的流量。对于生产情况，发起使用VPN或设置访问控制。
[*]端口范围：开放大量端口可能存在安全风险，务必确保网络的安全性。
9.3 日志和监控
[*]日志收集：考虑使用日志收集工具，如ELK堆栈，来集中管理容器日志。
[*]监控工具：使用监控工具，如Prometheus和Grafana，监控体系性能和容器状态。
10. 总结
通过以上步调，您已经乐成在两台CentOS服务器上的1000个Docker容器之间创建了UDP通信。我们使用C语言编写了简单的UDP服务器和客户端程序，并使用Docker来管理容器的部署。
您必要留意的关键点：
[*]IP地址和端口号：确保在脚本和代码中使用正确的IP地址和端口号。
[*]防火墙配置：确保防火墙允许必要的UDP流量通过。
[*]体系资源：监控体系的资源使用，防止过载。
[*]代码编译：如果修改了C代码，必要重新构建Docker镜像。
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