1. 概述
当我们运行Docker容器时，它会使用IP地址连接到虚拟网络，出于这个原因，我们希望服务能够动态获取配置。但是，我们可能希望使用静态IP而不是自动IP分配。
在本教程中，我们将了解内置配置与手动为容器分配IP之间的区别。最后，我们演示一些带有测试的DockerCompose示例。
2. DHCP和DNS
让我们看看使用DHCP和DNS解析主机名称的Docker内置IP分配给容器。
2.1 Docker如何分配IP
Docker首先为每个容器分配一个IP，充当DHCP服务器。此外，还有多个DNS服务器。
然后容器使用dockerd中的服务器处理DNS请求，该服务器识别同一内部网络上其他容器的名称。这样，容器可以在不知道其内部IP地址的情况下进行通信。尽管每次应用程序启动时内部IP地址可能不同，但由于dockerd中的内部 DNS服务器，容器仍然可以轻松地使用人类可读的名称进行连接。
然后，dockerd将名称查找发送到CoreDNS(来自CNCF)。最后，请求根据域名移动到主机。
域docker.internal有一个副作用，它包括解析为当前主机的有效IP地址的DNS名称host.docker.internal。它允许容器联系那些主机服务，而不必担心硬编码IP地址。虽然不推荐，但它可以方便地用于开发目的。
2.2 网络示例
例如，我们可以为MySQL服务运行一个容器，下面是Docker Compose YAML文件定义：
services:
db:
image: mysql:latest
environment:
- MYSQL_ROOT_PASSWORD=password
- MYSQL_ROOT_HOST=localhost
ports:
- 3306:3306
volumes:
- db:/var/lib/mysql
networks:
- network
volumes:
db:
driver: local
networks:
network:
driver: bridge
像往常一样，我们运行我们的容器：
docker-compose up -d
下面使用jq的格式语法从容器的角度检查网络来获取JSON输出：
docker inspect --format='' 2d3f4c69a213 | jq .
Docker Compose根据当前目录分配网络名称。例如，如果我们在project目录中，我们可以看到类似下面的输出：
{
"project_network": {
"IPAMConfig": null,
"Links": null,
"Aliases": [
"project-db-1",
"db",
"2d3f4c69a213"
],
"NetworkID": "39ffbd8155d11ba03d0b548307f549f06790fe045e121a6d862b070d4fb67fa7",
"EndpointID": "0eba235239b06f7e0cb5065b7f2ebd83e7d227f8cfad4df8de73260472737500",
"Gateway": "172.19.0.1",
"IPAddress": "172.19.0.2",
"IPPrefixLen": 16,
"IPv6Gateway": "",
"GlobalIPv6Address": "",
"GlobalIPv6PrefixLen": 0,
"MacAddress": "02:42:ac:13:00:02",
"DriverOpts": null
}
}
容器从网络创建的子网中获取私有172.19.0.2IP地址。
最重要的是，我们可以看到有关IPAMConfig的信息，即IP地址管理。当我们静态分配IP时，这将是相关的。
现在，我们可以检查网络：
docker inspect network project_network
这一次，我们对网络有了更好的了解：
[
{
"Name": "project_network",
"Id": "39ffbd8155d11ba03d0b548307f549f06790fe045e121a6d862b070d4fb67fa7",
"Created": "2022-09-09T16:19:26.27396468+02:00",
"Scope": "local",
"Driver": "bridge",
"EnableIPv6": false,
"IPAM": {
"Driver": "default",
"Options": null,
"Config": [
{
"Subnet": "172.19.0.0/16",
"Gateway": "172.19.0.1"
}
]
},
"Internal": false,
"Attachable": false,
"Ingress": false,
"ConfigFrom": {
"Network": ""
},
"ConfigOnly": false,
"Containers": {
"2d3f4c69a2139dea9089a6d42907fdc085282c5df176b39bf7c20f5d0780179d": {
"Name": "project-db-1",
"EndpointID": "7447fe2550afb3f980f36449673724e9ed6dd16f41a085cc20ada3074a0d8e54",
"MacAddress": "02:42:ac:13:00:02",
"IPv4Address": "172.19.0.2/16",
"IPv6Address": ""
}
},
"Options": {},
"Labels": {
"com.docker.compose.network": "network",
"com.docker.compose.project": "project",
"com.docker.compose.version": "2.10.2"
}
}
]
值得注意的是，Docker Compose网络从版本2开始可用。
3. 静态IP
了解更多有关自动IP分配的信息后，我们现在将创建网络的子网，然后我们可以为我们的服务分配我们喜欢的IP。
3.1 分配静态IP
如果我们使用DockerCLI，首先通过创建子网来实现此目的：
docker network create --subnet=10.5.0.0/16 mynet
然后，我们使用静态IP运行容器，同时使用MySQL服务：
docker run --net mynet --ip 10.5.0.1 -p 3306:3306 --mount source=db,target=/var/lib/mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password mysql:latest
下面是一个使用Docker Compose的完整示例：
services:
db:
container_name: mysql_db
image: mysql:latest
environment:
- MYSQL_ROOT_PASSWORD=password
- MYSQL_ROOT_HOST=10.5.0.1
ports:
- 3306:3306
volumes:
- db:/var/lib/mysql
- ./init.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql
networks:
network:
ipv4_address: 10.5.0.5
volumes:
db:
driver: local
networks:
network:
driver: bridge
ipam:
config:
- subnet: 10.5.0.0/16
gateway: 10.5.0.1
我们已经通过ipam关键字定义了网络的子网，并为服务分配了一个IPv4地址。为了进行更改，我们使用了 10.5.0.5。172.*和 10.*IP地址通常用于专用网络。我们还可以使用IPv6地址，它的地址长度为128位，由于效率更高，它将取代IPv4。
按照建议，我们将网关地址分配给数据库主机MYSQL_ROOT_HOST。
最后，我们添加一个SQL脚本来创建用户、数据库和表：
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS test;
CREATE USER 'db_user'@'10.5.0.1' IDENTIFIED BY 'password';
GRANT ALL PRIVILEGES ON *.* TO 'db_user'@'10.5.0.1' WITH GRANT OPTION;
FLUSH PRIVILEGES;
use test;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS TEST_TABLE(id int, name varchar(255));
INSERT INTO TEST_TABLE
VALUES (1, 'TEST_1');
INSERT INTO TEST_TABLE
VALUES (2, 'TEST_2');
INSERT INTO TEST_TABLE
VALUES (3, 'TEST_3');
我们希望只允许用户访问该特定地址的数据库。
容器启动后，我们可以使用docker ps查看它的定义：
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
97812e199512 mysql:latest "docker-entrypoint.s…" 7 minutes ago Up 7 minutes 0.0.0.0:3306->3306/tcp, :::3306->3306/tcp, 33060/tcp mysql_db
现在可以通过输入密码连接到数据库，我们使用容器名称或ID，因为它们解析为DNS的别名：
mysql --host=mysql_db -u db_user -p
现在，使用status命令，我们可以测试我们的MySQL主机是否解析为容器ID：
Connection id: 10
Current database: test
Current user: db_user@10.5.0.1
SSL: Not in use
Current pager: stdout
Using outfile: ''
Using delimiter: ;
Server: MySQL
Server version: 8.0.30 MySQL Community Server - GPL
Protocol version: 10
Connection: 97812e199512 via TCP/IP
Server characterset: utf8mb4
Db characterset: utf8mb4
Client characterset: utf8mb3
Conn. characterset: utf8mb3
TCP port: 3306
3.2 与内置DockerIP管理的区别
让我们检查一下容器，在静态IP的情况下，我们可以看到IPAM配置现在有一个IPv4地址：
{
"project_network": {
"IPAMConfig": {
"IPv4Address": "10.5.0.5"
},
"Links": null,
"Aliases": [
"project_db",
"db",
"122c0c6bfcf9"
],
"NetworkID": "7ac7a1d9e33dffc65bc867aee4db04b9b8fecaeb3bbb91c74c2f72e4611c6955",
"EndpointID": "84145191a0327b777b6a31bacb2a0260d9a31e8c22cbfca1923775b3649b1d7e",
"Gateway": "10.5.0.1",
"IPAddress": "10.5.0.5",
"IPPrefixLen": 16,
"IPv6Gateway": "",
"GlobalIPv6Address": "",
"GlobalIPv6PrefixLen": 0,
"MacAddress": "02:42:0a:05:00:05",
"DriverOpts": null
}
}
从容器的角度来看，这是主要的区别。如果我们需要一个静态的私有IP地址，我们应该考虑是否需要使用它。大多数时候，我们希望一个静态IP从另一个容器或主机与一个容器通信，Docker的内置网络已经可以处理这个问题。
但是，我们可能希望手动指定一个私有IP地址，例如，用于直接从主机访问容器。
值得注意的是使用Docker Swarm自定义网络的可能性。
4. 总结
在本文中，我们介绍了Docker如何管理IP分配以及如何向容器添加静态地址，并演示了使用或不使用静态IP运行 MySQL服务的Docker Compose配置示例。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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