Docker 網路模式詳解：容器間通訊與外部連接

Mon, 26 Jul 2021 02:21:13 +0800

概述

Docker 網路是容器化應用程式的基石，它決定了容器如何與外部世界通訊，以及容器之間如何互相連接。理解 Docker 的網路模式對於建構穩健、可擴展的容器化應用程式至關重要。本文將詳細介紹 Docker 提供的幾種主要網路模式及其應用場景。

Docker 網路模式

Docker 提供了多種網路驅動程式，每種驅動程式都提供不同的網路功能。最常用的包括 bridge、host、none 和 container。

1. Bridge (橋接模式)

說明：這是 Docker 的預設網路模式。當您不指定網路模式時，Docker 會自動為容器分配一個 IP 位址，並將其連接到一個名為 docker0 的虛擬橋接器上。每個容器都會獲得一個獨立的網路堆疊。
工作原理：
- Docker 會在主機上建立一個名為 docker0 的虛擬橋接器。
- 每個容器都會建立一對虛擬乙太網卡 (veth pair)，其中一端連接到容器內的 eth0，另一端連接到 docker0 橋接器。
- 容器可以透過 docker0 橋接器與同一橋接器上的其他容器通訊，也可以透過主機的網路介面與外部網路通訊。
優點：提供良好的隔離性，容器間預設不直接暴露埠。
缺點：容器需要透過埠映射才能從外部訪問。

2. Host (主機模式)

說明：在主機模式下，容器不會有自己的獨立網路堆疊，而是直接使用主機的網路堆疊。這意味著容器會直接使用主機的 IP 位址和埠。
工作原理：容器內的應用程式會直接綁定到主機的網路介面和埠上。
優點：網路效能最佳，因為沒有額外的網路層。
缺點：
- 容器不再與主機隔離，容器內應用程式使用的埠不能與主機上已佔用的埠衝突。
- 安全性較低，因為容器直接暴露在主機網路中。
使用方式：--network host

3. None (無網路模式)

說明：在無網路模式下，容器會建立一個獨立的網路堆疊，但不會對其進行任何網路配置。容器將沒有網路介面，無法與外部通訊。
工作原理：容器只包含一個 lo (loopback) 介面。
優點：適用於只需要計算資源而不需要網路連接的特殊場景，或者需要手動配置網路的進階情況。
缺點：容器無法進行任何網路通訊，除非手動配置。
使用方式：--network none

4. Container (容器模式)

說明：在容器模式下，新建立的容器不會有自己的網路堆疊，而是與另一個已存在的容器共享其網路堆疊。這意味著兩個容器會共享同一個 IP 位址和埠空間。
工作原理：兩個容器共享同一個網路命名空間。
優點：適用於需要緊密協同工作的應用程式，例如主應用程式容器和一個代理或日誌收集容器。
缺點：兩個容器會共享埠，可能導致埠衝突。
使用方式：--network container:<name_or_id>

常用 Docker 網路指令

指令	說明	範例
`docker network ls`	列出所有 Docker 網路。	`docker network ls`
`docker network prune`	刪除所有未使用的網路。	`docker network prune`
`docker network inspect <network_name_or_id>`	顯示指定網路的詳細資訊，包括連接到該網路的容器。	`docker network inspect bridge`
`docker inspect <container_id>`	顯示指定容器的詳細資訊，包括其網路配置。	`docker inspect <container_id>`

自訂網路 (User-defined Bridge Networks)

雖然 Docker 預設的 bridge 網路 (docker0) 已經足夠應付許多情況，但強烈建議您建立自訂橋接網路 (User-defined Bridge Networks)。自訂網路提供了更好的隔離性、內建的 DNS 解析和更靈活的配置。

Bridge — 抽象與實作分離

Tue, 07 Aug 2018 12:16:14 +0800

1. 意圖

將抽象部分（Abstraction）與其實作部分（Implementation）解耦，使兩者可以獨立變化，以組合取代繼承。

2. UML 類圖

classDiagram
    class Abstraction {
        #impl Implementor
        +operation()
    }
    class RefinedAbstraction {
        +operation()
    }
    class Implementor {
        <>
        +operationImpl()
    }
    class ConcreteImplementorA {
        +operationImpl()
    }
    class ConcreteImplementorB {
        +operationImpl()
    }
    Abstraction <|-- RefinedAbstraction
    Abstraction --> Implementor
    Implementor <|.. ConcreteImplementorA
    Implementor <|.. ConcreteImplementorB

3. 何時用 / 何時別用

用：

類別沿兩個獨立維度擴展（例如「訊息類型」×「發送通道」），繼承會爆炸
需要在執行期切換實作（如依設定選擇 DB driver）
抽象與實作的演進頻率不同，應各自獨立版本化

別用：

只有一個變化維度，直接繼承或 Strategy 即可
類別數量少且不預期擴展，過度設計
實作層只有一種且未來不會增加

4. Java 範例

以「通知訊息」×「發送通道」為例，兩個維度各自擴展：

// Implementor
public interface MessageSender {
    void send(String recipient, String content);
}

// ConcreteImplementor A
public class EmailSender implements MessageSender {
    @Override
    public void send(String recipient, String content) {
        System.out.println("Email to " + recipient + ": " + content);
    }
}

// ConcreteImplementor B
public class SmsSender implements MessageSender {
    @Override
    public void send(String recipient, String content) {
        System.out.println("SMS to " + recipient + ": " + content);
    }
}

// Abstraction
public abstract class Notification {
    protected final MessageSender sender;

    protected Notification(MessageSender sender) {
        this.sender = sender;
    }

    public abstract void notify(String recipient);
}

// RefinedAbstraction A
public class AlertNotification extends Notification {
    private final String alertMessage;

    public AlertNotification(MessageSender sender, String alertMessage) {
        super(sender);
        this.alertMessage = alertMessage;
    }

    @Override
    public void notify(String recipient) {
        sender.send(recipient, "[ALERT] " + alertMessage);
    }
}

// RefinedAbstraction B
public class PromotionNotification extends Notification {
    private final String promoCode;

    public PromotionNotification(MessageSender sender, String promoCode) {
        super(sender);
        this.promoCode = promoCode;
    }

    @Override
    public void notify(String recipient) {
        sender.send(recipient, "Use promo code: " + promoCode);
    }
}

// 使用：任意組合抽象與實作
Notification n1 = new AlertNotification(new EmailSender(), "Server down");
Notification n2 = new PromotionNotification(new SmsSender(), "SAVE20");
n1.notify("ops@example.com");
n2.notify("+886912345678");

5. JDK / Spring 真實案例

JDBC：Connection（Abstraction）+ 各家 JDBC Driver（ConcreteImplementor）。應用程式的 SQL 邏輯不改，僅替換 driver jar 就能切換 DB 品牌，是最廣為人知的 Bridge 範例。

Bridge on Bill.Lin's Notes

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