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333
08_data_network/network/README.md Normal file
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@@ -0,0 +1,333 @@
# 网络配置
## Docker 网络概述
Docker 容器需要网络来：
- 与外部世界通信（访问互联网、被外部访问）
- 容器之间相互通信
- 与宿主机通信
Docker 在安装时会自动配置网络基础设施，大多数情况下开箱即用。
## 默认网络架构
Docker 启动时自动创建以下网络组件：
```mermaid
graph TD
subgraph Host [宿主机]
eth0[物理网卡 eth0<br>192.168.1.100]
docker0[docker0 网桥<br>172.17.0.1]
subgraph Containers
subgraph ContainerA [容器 A]
eth0_A[eth0<br>172.17.0.2]
end
subgraph ContainerB [容器 B]
eth0_B[eth0<br>172.17.0.3]
end
end
eth0 <--> docker0
docker0 <--> eth0_A
docker0 <--> eth0_B
end
Internet((互联网)) <--> eth0
```
### 核心组件
| 组件 | 说明 |
|------|------|
| **docker0** | 虚拟网桥，充当交换机角色 |
| **veth pair** | 虚拟网卡对，一端在容器内，一端连接网桥 |
| **容器 eth0** | 容器内的网卡 |
| **IP 地址** | 自动从 172.17.0.0/16 网段分配 |
### 数据流向
具体内容如下：
```
容器 A (172.17.0.2) → docker0 → 容器 B (172.17.0.3) (容器间通信)
容器 A (172.17.0.2) → docker0 → eth0 → 互联网 (访问外网)
外部请求 → eth0 → docker0 → 容器 A (被外部访问，需端口映射)
```
---
## Docker 网络类型
查看默认网络：
```bash
$ docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
abc123... bridge bridge local
def456... host host local
ghi789... none null local
```
| 网络类型 | 说明 | 适用场景 |
|---------|------|---------|
| **bridge** | 默认类型，容器连接到虚拟网桥 | 大多数单机场景 |
| **host** | 容器直接使用宿主机网络栈 | 需要最高网络性能时 |
| **none** | 禁用网络 | 完全隔离的容器 |
| **overlay** | 跨主机网络 | Docker Swarm 集群 |
| **macvlan** | 容器拥有独立 MAC 地址 | 需要直接接入物理网络 |
---
## 用户自定义网络（推荐）
### 为什么要用自定义网络
默认 bridge 网络的局限：
| 问题 | 自定义网络的优势 |
|------|-----------------|
| 只能用 IP 通信 | 支持容器名 DNS 解析 |
| 所有容器在同一网络 | 更好的隔离性 |
| 需要 --link（已废弃） | 原生支持服务发现 |
### 创建自定义网络
运行以下命令：
```bash
## 创建网络
$ docker network create mynet
## 查看网络详情
$ docker network inspect mynet
```
### 使用自定义网络
运行以下命令：
```bash
## 启动容器并连接到自定义网络
$ docker run -d --name web --network mynet nginx
$ docker run -d --name db --network mynet postgres
## 在 web 容器中可以直接用容器名访问 db
$ docker exec web ping db
PING db (172.18.0.3): 56 data bytes
64 bytes from 172.18.0.3: seq=0 ttl=64 time=0.083 ms
```
### 容器名 DNS 解析
自定义网络自动提供 DNS 服务：
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ mynet 网络 │
│ │
│ ┌─────────┐ DNS ┌─────────┐ │
│ │ web │ ──── "db" → 172.18.0.3 ───► │ db │ │
│ │172.18.0.2│ │172.18.0.3│ │
│ └─────────┘ └─────────┘ │
│ │
│ web 容器可以用 "db" 作为主机名访问 db 容器 │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
```
---
## 容器互联
### 同一网络内的容器
同一自定义网络内的容器可以直接通信：
```bash
## 创建网络
$ docker network create app-net
## 启动应用和数据库
$ docker run -d --name redis --network app-net redis
$ docker run -d --name app --network app-net myapp
## app 容器中可以用 redis:6379 连接 Redis
具体内容如下：
```
### 连接到多个网络
一个容器可以连接到多个网络：
```bash
## 启动容器
$ docker run -d --name multi-net-container --network frontend nginx
## 再连接到另一个网络
$ docker network connect backend multi-net-container
## 查看容器的网络
$ docker inspect multi-net-container --format '{{json .NetworkSettings.Networks}}'
```
### ⚠️ --link 已废弃
运行以下命令：
```bash
## 旧方式（不推荐）
$ docker run --link db:database myapp
## 新方式（推荐）
$ docker network create mynet
$ docker run --network mynet --name db postgres
$ docker run --network mynet --name app myapp
```
---
## 端口映射
容器默认只能在 Docker 网络内访问。要从外部访问容器，需要端口映射：
### 基本语法
运行以下命令：
```bash
## -p 宿主机端口:容器端口
$ docker run -d -p 8080:80 nginx
```
### 映射方式
| 参数 | 说明 | 示例 |
|------|------|------|
| `-p 8080:80` | 指定端口映射 | 宿主机 8080 → 容器 80 |
| `-p 80` | 随机宿主机端口 | 随机端口 → 容器 80 |
| `-P` | 自动映射所有暴露端口 | 随机端口 → 所有 EXPOSE 端口 |
| `-p 127.0.0.1:8080:80` | 只绑定本地 | 仅本机可访问 |
| `-p 8080:80/udp` | UDP 端口 | UDP 协议 |
### 查看端口映射
运行以下命令：
```bash
$ docker port mycontainer
80/tcp -> 0.0.0.0:8080
```
### 端口映射示意图
具体内容如下：
```
外部请求 http://宿主机IP:8080
│
▼
┌─────────────┐
│ 宿主机:8080 │ ─── iptables NAT ───┐
└─────────────┘ │
▼
┌───────────────┐
│ 容器 nginx:80 │
└───────────────┘
```
---
## 网络隔离
不同网络之间默认隔离：
```bash
## 创建两个网络
$ docker network create frontend
$ docker network create backend
## 容器 A 在 frontend
$ docker run -d --name web --network frontend nginx
## 容器 B 在 backend
$ docker run -d --name db --network backend postgres
## web 无法直接访问 db（不同网络）
$ docker exec web ping db
ping: db: Name or service not known
```
这种隔离有助于安全：前端容器无法直接访问数据库网络。
---
## 常用命令
运行以下命令：
```bash
## 列出网络
$ docker network ls
## 创建网络
$ docker network create mynet
## 查看网络详情
$ docker network inspect mynet
## 连接容器到网络
$ docker network connect mynet mycontainer
## 断开网络连接
$ docker network disconnect mynet mycontainer
## 删除网络
$ docker network rm mynet
## 清理未使用的网络
$ docker network prune
```
---
## 本章小结
| 概念 | 要点 |
|------|------|
| **默认网络** | docker0 网桥，172.17.0.0/16 网段 |
| **自定义网络** | 推荐使用，支持容器名 DNS 解析 |
| **端口映射** | `-p 宿主机端口:容器端口` 暴露服务 |
| **网络隔离** | 不同网络默认隔离，增强安全性 |
| **--link** | 已废弃，使用自定义网络替代 |
## 延伸阅读
- [高级网络配置](linking.md)：容器互联详解
- [配置 DNS](dns.md)：自定义 DNS 设置
- [端口映射](port_mapping.md)：高级端口配置
- [Compose 网络](../compose/10.5_compose_file.md)：Compose 中的网络配置

117
08_data_network/network/dns.md Normal file
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@@ -0,0 +1,117 @@
## 配置 DNS
### 容器的 DNS 机制
Docker 容器的 DNS 配置有两种情况：
1. **默认 Bridge 网络**：继承宿主机的 DNS 配置（`/etc/resolv.conf`）。
2. **自定义网络**（推荐）：使用 Docker 嵌入式 DNS 服务器 (Embedded DNS)，支持通过**容器名**进行服务发现。
---
### 嵌入式 DNS
这是 Docker 网络最强大的功能之一。在自定义网络中，容器可以通过"名字"找到彼此，而不需要知道对方的 IP（因为 IP 可能会变）。
```bash
## 1. 创建自定义网络
$ docker network create mynet
## 2. 启动容器 web 并加入网络
$ docker run -d --name web --network mynet nginx
## 3. 启动容器 client 并尝试 ping web
$ docker run -it --rm --network mynet alpine ping web
PING web (172.18.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 172.18.0.2: seq=0 ttl=64 time=0.074 ms
```
**原理**：
Docker 守护进程在 `127.0.0.11` 运行了一个 DNS 服务器。容器内的 DNS 请求会被转发到这里。如果是容器名，解析为容器 IP；如果是外部域名（如 google.com），转发给上游 DNS。
---
### 配置 DNS 参数
如果你需要手动配置容器的 DNS（例如使用内网 DNS 服务器），可以在 `docker run` 中使用以下参数：
#### 1. --dns
指定 DNS 服务器 IP。
```bash
$ docker run -it --dns=114.114.114.114 ubuntu cat /etc/resolv.conf
nameserver 114.114.114.114
```
#### 2. --dns-search
指定 DNS 搜索域。例如设置为 `example.com`，则 `ping host` 会尝试解析 `host.example.com`。
```bash
$ docker run --dns-search=example.com myapp
```
#### 3. --hostname（-h）
设置容器的主机名。
```bash
$ docker run -h myweb nginx
```
---
### 全局 DNS 配置
如果希望所有容器都使用特定的 DNS 服务器（而不是继承宿主机），可以修改 `/etc/docker/daemon.json`：
```json
{
"dns": [
"114.114.114.114",
"8.8.8.8"
]
}
```
修改后需要重启 Docker 服务：`systemctl restart docker`。
---
### 常见问题
#### Q: 容器无法解析域名
**现象**：`ping www.baidu.com` 失败，但 `ping 8.8.8.8` 成功。
**解决**：
1. 宿主机的 `/etc/resolv.conf` 可能有问题（例如使用了本地回环地址 127.0.0.53，特别是 Ubuntu 系统）。Docker 可能会尝试修复，但有时会失败。
2. 尝试手动指定 DNS：`docker run --dns 8.8.8.8 ...`
3. 检查防火墙是否拦截了 UDP 53 端口。
#### Q: 无法通过容器名通信
**现象**：`ping db` 提示 `bad address 'db'`。
**原因**：
- 你可能在使用**默认的 bridge 网络**。默认 bridge 网络**不支持**通过容器名进行 DNS 解析（这是一个历史遗留设计）。
- **解决**：使用自定义网络 (`docker network create ...`)。
---
### 本章小结
| 场景 | DNS 行为 | 备注 |
|------|----------|------|
| **默认网络** | 继承宿主机 | 不支持容器名解析 |
| **自定义网络** | Docker 嵌入式 DNS | ✅ 支持容器名解析 |
| **手动指定** | 使用 `--dns` | 覆盖默认配置 |
### 延伸阅读
- [网络模式](README.md)：Docker 网络概览
- [端口映射](port_mapping.md)：外部访问

168
08_data_network/network/port_mapping.md Normal file
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@@ -0,0 +1,168 @@
## 外部访问容器
### 为什么要映射端口
容器运行在自己的隔离网络环境中（通常是 Bridge 模式）。这意味着：
- **容器之间**：可以通过 IP 或容器名（自定义网络）互通。
- **宿主机访问容器**：可以通过容器 IP 访问。
- **外部网络访问容器**：❌ 默认无法直接访问。
为了让外部（如你的浏览器、其他局域网机器）访问容器内的服务，我们需要将容器的端口**映射**到宿主机的端口。
```
外部用户 (Browser)
│
▼
宿主机 (localhost:8080)
│
┌────┴────┐ 端口映射
│ Docker │ (8080 -> 80)
│ Proxy │
└────┬────┘
│
▼
容器 (Class B: 80)
```
---
### 端口映射方式
#### 1. 指定映射
Docker 提供了多种方式来指定端口映射，最常用的是 `-p` 参数。
使用 `-p <宿主机端口>:<容器端口>` 格式。
```bash
## 将宿主机的 8080 端口映射到容器的 80 端口
$ docker run -d -p 8080:80 nginx
```
此时访问 `http://localhost:8080` 即可看到 Nginx 页面。
**多种格式**：
| 格式 | 含义 | 示例 |
|------|------|------|
| `ip:hostPort:containerPort` | 绑定指定 IP 的特定端口 | `-p 127.0.0.1:8080:80` (仅本机访问) |
| `ip::containerPort` | 绑定指定 IP 的随机端口 | `-p 127.0.0.1::80` |
| `hostPort:containerPort` | 绑定所有 IP (0.0.0.0) 的特定端口 | `-p 8080:80` (默认) |
| `containerPort` | 绑定所有 IP 的随机端口 | `-p 80` |
#### 2. 随机映射
如果您不关心宿主机使用哪个端口，可以使用随机映射功能。
使用 `-P` (大写) 参数，Docker 会随机映射 Dockerfile 中 `EXPOSE` 指令暴露的所有端口到宿主机的高端口（49000-49900）。
```bash
$ docker run -d -P nginx
```
查看映射结果：
```bash
$ docker ps
CONTAINER ID PORTS
abc123456 0.0.0.0:49153->80/tcp
```
此时 Nginx 被映射到了宿主机的 49153 端口。
---
### 查看端口映射
#### docker port
我们可以使用 `docker port` 命令来查看当前容器的端口映射规则。
运行以下命令：
```bash
$ docker port mycontainer
80/tcp -> 0.0.0.0:8080
80/tcp -> [::]:8080
```
#### docker ps
运行以下命令：
```bash
$ docker ps
CONTAINER ID IMAGE PORTS NAMES
abc123456 nginx 0.0.0.0:8080->80/tcp web
```
---
### 最佳实践与安全
#### 1. 限制监听 IP
为了保证服务的安全性，我们应该谨慎选择绑定的 IP 地址。
默认情况下，`-p 8080:80` 会监听 `0.0.0.0:8080`，这意味着任何人只要能连接你的宿主机 IP，就能访问该服务。
如果不希望对外暴露（例如数据库服务），应绑定到 `127.0.0.1`：
```bash
## 仅允许本机访问
$ docker run -d -p 127.0.0.1:3306:3306 mysql
```
#### 2. 避免端口冲突
如果宿主机 8080 已经被占用了，容器将无法启动。
**解决**：
- 更换宿主机端口：`-p 8081:80`
- 让 Docker 自动分配：`-p 80`
#### 3. UDP 映射
默认是 TCP 协议。如果要映射 UDP 服务（如 DNS, Syslog）：
```bash
$ docker run -d -p 53:53/udp dns-server
```
---
### 实现原理
Docker 使用 `docker-proxy` 进程（用户态）或 `iptables` DNAT 规则（内核态）来实现端口转发。
当流量到达宿主机端口时，iptables 规则将其目标地址修改为容器 IP 并转发：
```bash
## 简化的 iptables 逻辑
iptables -t nat -A DOCKER -p tcp --dport 8080 -j DNAT --to-destination 172.17.0.2:80
```
这也是为什么你在容器内部看到的访问来源 IP 通常是网关 IP（如 172.17.0.1），而不是真实的外部 Client IP（除非使用 host 网络模式）。
---
### 本章小结
| 要点 | 说明 |
|------|------|
| **-p** | 指定端口映射（常用），如 `8080:80` |
| **-P** | 随机映射所有 EXPOSE 的端口 |
| **安全性** | 默认监听所有 IP，敏感服务应绑定 `127.0.0.1` |
| **查看** | 使用 `docker port` 或 `docker ps` |
### 延伸阅读
- [EXPOSE 指令](../07_dockerfile/7.9_expose.md)：在 Dockerfile 中声明端口
- [网络模式](README.md)：Host 模式不需要端口映射