## 9.7 容器网络高级特性

本节聚焦 Docker 自身可见的高级网络能力：Overlay 网络、服务发现和 DNS 解析。更偏 Kubernetes 编排网络的概念，如 CNI 和 NetworkPolicy，不在本章展开。

### 9.7.1 Overlay 网络原理与配置

Overlay 网络在现有网络基础上建立虚拟网络，允许容器跨宿主机通信。它是 Swarm 场景下的核心网络驱动之一。

#### Overlay 网络工作原理

Overlay 网络通过隧道封装技术（通常是 VXLAN）将容器网络流量封装在宿主机物理网络的 UDP 数据包中传输。Docker overlay 网络默认使用 `4789/udp` 作为数据通道端口，同时 Swarm 控制面与节点通信还需要相应开放 `2377/tcp`、`7946/tcp` 和 `7946/udp`。

```text
容器 A (192.168.0.2)
    ↓
veth 对
    ↓
br-net (网桥)
    ↓
Docker 引擎 (VXLAN 封装)
    ↓
物理网络 (172.16.0.0/24)
    ↓
Docker 引擎 (VXLAN 解封装)
    ↓
br-net (网桥)
    ↓
veth 对
    ↓
容器 B (192.168.0.3，不同宿主机)
```

#### 创建和使用 Overlay 网络

Overlay 网络依赖 Swarm。若要让独立容器加入 overlay 网络，需要把网络创建为 `attachable`。

```bash
# 初始化 Swarm
docker swarm init

# 创建 attachable overlay 网络
docker network create --driver overlay \
  --attachable \
  --subnet 192.168.0.0/24 \
  --opt com.docker.network.driver.mtu=1450 \
  my-overlay-net

# 验证网络创建
docker network ls
docker network inspect my-overlay-net

# 在 Swarm 服务中使用 overlay 网络
docker service create --name web \
  --network my-overlay-net \
  --replicas 3 \
  nginx  # 确保与环境兼容的 Nginx 版本

# 单机环境下也可以让普通容器加入 attachable overlay 网络
docker run -d --name container1 --network my-overlay-net busybox sleep 1d
docker run -d --name container2 --network my-overlay-net busybox sleep 1d

# 测试跨容器通信
docker exec container1 ping -c 1 container2
```

#### Overlay 网络性能优化

```bash
# 调整 MTU（Maximum Transmission Unit）避免分片
# VXLAN 开销 50 字节，物理 MTU 1500 时建议设置为 1450
docker network create --driver overlay \
  --attachable \
  --opt com.docker.network.driver.mtu=1450 \
  optimized-overlay

# 启用 IP 地址管理（IPAM）自定义
docker network create --driver overlay \
  --attachable \
  --subnet 10.0.9.0/24 \
  --aux-address "my-router=10.0.9.2" \
  my-custom-overlay
```

### 9.7.2 容器 DNS 解析机制

Docker 内置 DNS 服务器，但 DNS 解析涉及多个层面的配置。

#### DNS 解析流程

```text
容器应用 (dig www.example.com)
    ↓
容器内 /etc/resolv.conf (127.0.0.11:53)
    ↓
Docker 内嵌 DNS 服务器 (127.0.0.11)
    ↓
用户自定义 DNS 或宿主机 /etc/resolv.conf
    ↓
外部 DNS 服务器 (8.8.8.8 等)
    ↓
DNS 响应 → 容器缓存 → 应用
```

#### 配置容器 DNS

**在运行时指定 DNS：**

```bash
# 单个容器
docker run -d \
  --dns 8.8.8.8 \
  --dns 1.1.1.1 \
  --dns-search example.com \
  nginx  # 确保与环境兼容的 Nginx 版本

# DNS 选项
docker run -d \
  --dns-option ndots:2 \
  --dns-option timeout:1 \
  --dns-option attempts:3 \
  nginx  # 确保与环境兼容的 Nginx 版本

# 查看容器 DNS 配置
docker exec <container_id> cat /etc/resolv.conf
```

**Docker Compose DNS 配置：**

```yaml
services:
  web:
    image: nginx
    dns:
      - 8.8.8.8
      - 1.1.1.1
    dns_search:
      - example.com
      - local

  db:
    image: postgres
    networks:
      - backend
    hostname: postgres-db

networks:
  backend:
    driver: bridge

# 容器内 /etc/resolv.conf 将被自动配置
# search example.com local
# nameserver 8.8.8.8
# nameserver 1.1.1.1
```

**Docker 守护进程级别配置：**

```json
{
  "dns": ["8.8.8.8", "1.1.1.1"],
  "dns-search": ["example.com"]
}
```

#### 自定义服务发现

**使用 Docker 内建 DNS 的服务发现：**

```bash
# 创建自定义网络
docker network create mynet

# 运行服务
docker run -d --name web --network mynet nginx  # 确保与环境兼容的 Nginx 版本
docker run -d --name db --network mynet postgres  # 确保与环境兼容的 PostgreSQL 版本

# 在其他容器中通过服务名访问
docker run -it --network mynet busybox sh

# ping web  # 自动解析到 web 容器 IP
# ping db   # 自动解析到 db 容器 IP
```

**Compose 服务名自动发现：**

```yaml
services:
  frontend:
    image: nginx
    depends_on:
      - backend
    environment:
      BACKEND_URL: http://backend:8080

  backend:
    image: myapp
    depends_on:
      - database

  database:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_DB: mydb

# frontend 容器可以直接访问 http://backend:8080
# backend 容器可以直接访问 postgres://database:5432
```

### 9.7.3 本章边界

Docker 的网络章节重点讨论 bridge、host、none、overlay 和 DNS 等能力。CNI、NetworkPolicy、Calico、Cilium 这类概念属于 Kubernetes 编排网络的范畴，后续在 Kubernetes 章节中再展开会更清晰。