Day 7: Dockerネットワーキング

今日学ぶこと

• Dockerネットワークの基本概念
• ブリッジネットワーク
• ポートマッピング
• コンテナ間通信
• カスタムネットワークの作成

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Dockerネットワークの概要

Dockerは独自のネットワーク機能を持っています。コンテナは仮想ネットワークに接続され、他のコンテナやホスト、外部と通信できます。

flowchart TB
    subgraph Docker["Docker ホスト"]
        subgraph Bridge["デフォルトブリッジネットワーク"]
            C1["コンテナ 1\n172.17.0.2"]
            C2["コンテナ 2\n172.17.0.3"]
        end
        DockerBridge["docker0\n172.17.0.1"]
    end

    Internet["インターネット"]
    HostNIC["ホストNIC"]

    C1 --> DockerBridge
    C2 --> DockerBridge
    DockerBridge --> HostNIC
    HostNIC --> Internet

    style Bridge fill:#3b82f6,color:#fff

ネットワークドライバー

Dockerには複数のネットワークドライバーがあります。

ドライバー	説明	用途
bridge	デフォルト。仮想ブリッジで接続	単一ホストでのコンテナ通信
host	ホストのネットワークを直接使用	最大パフォーマンスが必要な場合
none	ネットワークなし	完全に分離したいコンテナ
overlay	複数ホスト間のネットワーク	Swarmモード

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ネットワークの確認

既存のネットワーク一覧

docker network ls

出力：

NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
abc123def456   bridge    bridge    local
def456ghi789   host      host      local
ghi789jkl012   none      null      local

ネットワークの詳細

docker network inspect bridge

コンテナのIPアドレスや設定を確認できます。

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ブリッジネットワーク

デフォルトブリッジネットワーク

すべてのコンテナはデフォルトで bridge ネットワークに接続されます。

# コンテナを起動
docker run -d --name web nginx

# IPアドレスを確認
docker inspect web | grep IPAddress

デフォルトブリッジの制限

制限	説明
名前解決なし	コンテナ名でアクセスできない
全コンテナが同一ネットワーク	分離ができない
レガシー機能	新機能が追加されない

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カスタムブリッジネットワーク

本番環境では、カスタムブリッジネットワークを推奨します。

カスタムネットワークの作成

docker network create mynetwork

カスタムネットワークの利点

flowchart TB
    subgraph Custom["カスタムネットワーク 'mynetwork'"]
        Web["web\nアクセス: web:80"]
        DB["db\nアクセス: db:5432"]
    end

    Web <--> |"名前で通信"| DB

    style Custom fill:#22c55e,color:#fff

利点	説明
DNS名前解決	コンテナ名で通信可能
分離	異なるネットワークは相互に通信できない
接続/切断が動的	再起動なしでネットワーク変更可能
環境変数共有	--link なしで通信可能

カスタムネットワークでコンテナを起動

# ネットワークを作成
docker network create app-network

# ネットワークに接続してコンテナを起動
docker run -d --name web --network app-network nginx
docker run -d --name db --network app-network postgres:16

# webコンテナからdbにアクセス
docker exec web ping db

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ポートマッピング（ポート公開）

コンテナのポートをホストに公開して、外部からアクセス可能にします。

基本構文

# ホストポート:コンテナポート
docker run -d -p 8080:80 nginx

# ホストのランダムポートを使用
docker run -d -p 80 nginx

# 特定のインターフェースにバインド
docker run -d -p 127.0.0.1:8080:80 nginx

flowchart LR
    subgraph External["外部"]
        Browser["ブラウザ"]
    end

    subgraph Host["ホスト"]
        Port8080["ポート 8080"]
    end

    subgraph Container["コンテナ"]
        Port80["ポート 80"]
        Nginx["Nginx"]
    end

    Browser --> |"http://host:8080"| Port8080
    Port8080 --> |"マッピング"| Port80
    Port80 --> Nginx

    style Host fill:#3b82f6,color:#fff
    style Container fill:#22c55e,color:#fff

公開ポートの確認

# 実行中のコンテナのポートを確認
docker ps

# 特定のコンテナのポートマッピング
docker port コンテナ名

複数ポートの公開

docker run -d \
  -p 80:80 \
  -p 443:443 \
  nginx

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コンテナ間通信

同一ネットワーク内

同じカスタムネットワーク内のコンテナは、コンテナ名で通信できます。

# ネットワーク作成
docker network create backend

# Redisコンテナを起動
docker run -d --name redis --network backend redis:7

# アプリコンテナを起動
docker run -d --name app --network backend python:3.11 sleep infinity

# appからredisに接続
docker exec app ping redis

異なるネットワーク間

異なるネットワークのコンテナは直接通信できません。

flowchart TB
    subgraph Net1["ネットワーク A"]
        A1["コンテナ 1"]
        A2["コンテナ 2"]
    end

    subgraph Net2["ネットワーク B"]
        B1["コンテナ 3"]
        B2["コンテナ 4"]
    end

    A1 <--> A2
    B1 <--> B2
    A1 x--x |"通信不可"| B1

    style Net1 fill:#3b82f6,color:#fff
    style Net2 fill:#22c55e,color:#fff

コンテナを複数ネットワークに接続

# 既存のコンテナを追加のネットワークに接続
docker network connect another-network container-name

# ネットワークから切断
docker network disconnect another-network container-name

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host ネットワーク

コンテナがホストのネットワークを直接使用します。

docker run -d --network host nginx

flowchart LR
    subgraph Host["ホスト"]
        HostNetwork["ホストネットワーク\nポート 80"]
        subgraph Container["コンテナ"]
            Nginx["Nginx"]
        end
    end

    External["外部"] --> |"直接アクセス"| HostNetwork

    style Host fill:#f59e0b,color:#fff

特徴	説明
パフォーマンス	ネットワーク変換がなく高速
ポートマッピング不要	ホストのポートを直接使用
分離なし	ホストのネットワーク設定に依存
Linux限定	macOS/Windowsでは制限あり

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none ネットワーク

ネットワークを完全に無効化します。

docker run -d --network none nginx

完全に分離されたコンテナを作成する場合に使用します。

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実践：Webアプリとデータベース

典型的なWebアプリケーション構成を構築します。

Step 1: 専用ネットワークを作成

docker network create webapp-network

Step 2: データベースコンテナを起動

docker run -d \
  --name db \
  --network webapp-network \
  -e POSTGRES_USER=app \
  -e POSTGRES_PASSWORD=secret \
  -e POSTGRES_DB=myapp \
  postgres:16

Step 3: Webアプリコンテナを起動

# 簡易的にPythonでテスト
docker run -d \
  --name web \
  --network webapp-network \
  -p 8080:80 \
  -e DATABASE_HOST=db \
  -e DATABASE_PORT=5432 \
  nginx

Step 4: 接続確認

# webからdbに接続できるか確認
docker exec web apt-get update && docker exec web apt-get install -y postgresql-client
docker exec web pg_isready -h db -U app

Step 5: クリーンアップ

docker stop web db
docker rm web db
docker network rm webapp-network

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ネットワーク管理コマンド

一覧表示

docker network ls

作成

# 基本的な作成
docker network create mynet

# サブネットを指定
docker network create --subnet=172.20.0.0/16 mynet

# IPレンジを指定
docker network create \
  --subnet=172.20.0.0/16 \
  --ip-range=172.20.240.0/20 \
  mynet

詳細表示

docker network inspect mynet

削除

# 単一のネットワークを削除
docker network rm mynet

# 未使用のネットワークを一括削除
docker network prune

コンテナの接続/切断

# 接続
docker network connect mynet container-name

# 切断
docker network disconnect mynet container-name

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ネットワークの選択ガイド

flowchart TB
    Start["ネットワーク選択"] --> Q1{"コンテナ間通信\n必要？"}
    Q1 --> |"Yes"| Q2{"複数ホスト？"}
    Q1 --> |"No"| None["none"]
    Q2 --> |"No"| Bridge["bridge\n(カスタム推奨)"]
    Q2 --> |"Yes"| Overlay["overlay"]
    Bridge --> Q3{"最大\nパフォーマンス？"}
    Q3 --> |"Yes"| Host["host"]
    Q3 --> |"No"| CustomBridge["カスタム\nブリッジ"]

    style CustomBridge fill:#22c55e,color:#fff
    style Host fill:#f59e0b,color:#fff

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まとめ

コマンド	説明
docker network ls	ネットワーク一覧
docker network create	ネットワーク作成
docker network inspect	ネットワーク詳細
docker network rm	ネットワーク削除
docker network connect	コンテナをネットワークに接続
docker network disconnect	コンテナをネットワークから切断
-p host:container	ポートマッピング
--network name	ネットワークを指定

重要ポイント

1. カスタムブリッジネットワークで名前解決が可能
2. デフォルトブリッジより、カスタムネットワークを推奨
3. -p でホストポートにマッピングして外部公開
4. 同一ネットワーク内はコンテナ名で通信
5. 異なるネットワークは分離される

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練習問題

問題1: ネットワークの作成と接続

以下の操作を実行してください：

1. myapp-net という名前のネットワークを作成
2. redis コンテナをそのネットワークで起動
3. app コンテナを同じネットワークで起動
4. app から redis に ping を実行して通信を確認

問題2: ポートマッピング

以下の要件でNginxコンテナを起動してください：

• ホストのポート3000をコンテナのポート80にマッピング
• localhost からのみアクセス可能に設定

チャレンジ問題

以下の構成を構築してください：

• frontend-net と backend-net の2つのネットワーク
• web コンテナは両方のネットワークに接続
• api コンテナは backend-net のみ
• db コンテナは backend-net のみ
• 外部からは web の80番ポートのみアクセス可能

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参考リンク

• Docker ネットワークの概要
• ブリッジネットワーク
• コンテナ間通信

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次回予告: Day 8では「Docker Composeで複数コンテナを管理」について学びます。複数のコンテナを定義ファイルで一元管理する方法をマスターしましょう。