【Docker】Composeでコンテナ間ネットワークを設定する方法

はじめに

この記事は、Docker Composeの基本的な使い方を理解している方を対象に、コンテナ間のネットワーク設定について解説します。

この記事で学べること

• Docker Composeにおけるネットワークの基本概念
• カスタムネットワークの定義方法
• 実践的なネットワーク構成パターン
• ネットワーク設定の詳細オプション

複数のコンテナを連携させるアプリケーション開発では、適切なネットワーク設計が重要です。この記事を通じて、セキュリティを考慮した効率的なネットワーク構成を実現できるようになりましょう。

Docker Composeのネットワーク基礎

デフォルトネットワークの動作

Docker Composeは、docker-compose.ymlファイルを実行すると自動的にネットワークを作成します。

version: '3.8'
services:
  web:
    image: nginx:latest
  db:
    image: postgres:latest

上記の設定を実行すると、プロジェクト名_defaultという名前のネットワークが自動生成されます。このネットワーク内では、各サービスはサービス名を使って相互に通信できます。

例えば、webコンテナからdbコンテナへはdb:5432という形式でアクセス可能です。これはDocker Composeが内蔵DNSによる名前解決を提供しているためです。

ネットワークが必要になる場面

カスタムネットワークを定義する主な理由は以下の通りです。

複数サービスのグループ化
関連するサービスを同じネットワークに配置し、他のサービスから分離できます。

セキュリティの向上
データベースなど機密性の高いサービスを、フロントエンドから直接アクセスできないネットワークに配置することで、セキュリティを強化できます。

マイクロサービスアーキテクチャ
サービスごとに異なるネットワークを割り当て、通信経路を明示的に制御できます。

カスタムネットワークの定義方法

基本的な書き方

カスタムネットワークはnetworksセクションで定義し、各サービスに割り当てます。

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx:latest
    networks:
      - frontend

  app:
    image: myapp:latest
    networks:
      - frontend
      - backend

  db:
    image: postgres:latest
    networks:
      - backend

networks:
  frontend:
    driver: bridge
  backend:
    driver: bridge

この構成では以下のような通信が可能です。

appサービスは両方のネットワークに所属しているため、webとdbの両方と通信できます。一方、webとdbは直接通信できません。

ネットワークドライバーの種類

Docker Composeでは複数のネットワークドライバーが利用できます。

bridge（デフォルト）
同一ホスト上のコンテナ間通信に使用する最も一般的なドライバーです。独立したネットワーク空間を作成し、コンテナ間を接続します。

networks:
  mynetwork:
    driver: bridge

host
コンテナがホストのネットワークスタックを直接使用します。ネットワークの分離がなくなりますが、パフォーマンスが向上する場合があります。

services:
  app:
    image: myapp:latest
    network_mode: host

overlay
Docker Swarmモードで複数ホスト間のコンテナ通信に使用します。通常のDocker Composeではあまり使用しません。

networks:
  mynetwork:
    driver: overlay

使い分けのポイント

• 開発環境やシングルホスト構成：bridge
• 高パフォーマンスが必要な特定サービス：host
• 複数ホスト構成（Swarmモード）：overlay

実践的な構成例

シンプルな2層構成

WebサーバーとDBサーバーを接続する基本的な構成です。

version: '3.8'

services:
  nginx:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "80:80"
    networks:
      - app-network

  postgres:
    image: postgres:14
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
    networks:
      - app-network

networks:
  app-network:
    driver: bridge

この構成では、nginxコンテナからpostgres:5432でデータベースにアクセスできます。

3層アーキテクチャ

フロントエンド、バックエンド、データベースを分離した構成です。

version: '3.8'

services:
  frontend:
    image: react-app:latest
    ports:
      - "3000:3000"
    networks:
      - frontend-network

  backend:
    image: api-server:latest
    networks:
      - frontend-network
      - backend-network

  database:
    image: postgres:14
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
    networks:
      - backend-network

networks:
  frontend-network:
    driver: bridge
  backend-network:
    driver: bridge

この構成により、フロントエンドから直接データベースへアクセスすることを防ぎ、セキュリティを強化しています。

マイクロサービス構成

複数のサービスを適切なネットワークで分離する例です。

version: '3.8'

services:
  api-gateway:
    image: gateway:latest
    ports:
      - "8080:8080"
    networks:
      - public
      - service-network

  user-service:
    image: user-service:latest
    networks:
      - service-network
      - database-network

  order-service:
    image: order-service:latest
    networks:
      - service-network
      - database-network

  user-db:
    image: postgres:14
    environment:
      POSTGRES_DB: users
      POSTGRES_PASSWORD: example
    networks:
      - database-network

  order-db:
    image: postgres:14
    environment:
      POSTGRES_DB: orders
      POSTGRES_PASSWORD: example
    networks:
      - database-network

networks:
  public:
    driver: bridge
  service-network:
    driver: bridge
  database-network:
    driver: bridge

この構成では、データベースへのアクセスは各サービスからのみ可能で、APIゲートウェイから直接接続できません。

ネットワーク設定のオプション

IPアドレスの固定

特定のコンテナに固定IPアドレスを割り当てることができます。

version: '3.8'

services:
  web:
    image: nginx:latest
    networks:
      custom-network:
        ipv4_address: 172.20.0.10

  db:
    image: postgres:14
    networks:
      custom-network:
        ipv4_address: 172.20.0.20

networks:
  custom-network:
    driver: bridge
    ipam:
      config:
        - subnet: 172.20.0.0/16
          gateway: 172.20.0.1

**ipam（IP Address Management）**はネットワークのIPアドレス範囲とゲートウェイを定義します。固定IPを使用する場合は、サブネットの設定が必須です。

注意点
固定IPアドレスは、コンテナのポータビリティを低下させる可能性があります。サービス名による名前解決で十分な場合は、固定IPの使用を避けましょう。

外部ネットワークの利用

既存のDockerネットワークに接続する場合は、external: trueを使用します。

version: '3.8'

services:
  app:
    image: myapp:latest
    networks:
      - existing-network

networks:
  existing-network:
    external: true

この設定は、別のDocker Composeプロジェクトやdocker network createコマンドで作成したネットワークを共有する際に便利です。

事前にネットワークを作成しておく必要があります。

docker network create existing-network
docker-compose up

ネットワークエイリアス

1つのサービスに複数の名前でアクセスできるようにする機能です。

version: '3.8'

services:
  database:
    image: postgres:14
    networks:
      backend:
        aliases:
          - db
          - postgres
          - primary-db

networks:
  backend:
    driver: bridge

この設定により、database、db、postgres、primary-dbのいずれの名前でもこのサービスにアクセスできます。複数のアプリケーションが異なる名前でデータベースを参照している場合に便利ですね。

トラブルシューティング

よくある問題と解決方法

ネットワークに接続できない

症状：コンテナ間で通信ができない

確認ポイント

• サービスが同じネットワークに所属しているか確認
• サービス名のスペルミスがないか確認
• ファイアウォールやセキュリティグループの設定

# ネットワークの確認
docker network ls

# コンテナのネットワーク接続状況を確認
docker network inspect プロジェクト名_ネットワーク名

名前解決ができない

症状：サービス名でアクセスできない

解決方法

• デフォルトネットワークではなく、カスタムネットワークを使用しているか確認
• サービス名が正しいか確認（ハイフンやアンダースコアの違いに注意）

# 正しい例
services:
  my-service:
    networks:
      - mynetwork

# 別のサービスからは my-service:ポート番号 でアクセス

ポートの競合

症状：コンテナの起動時にポートバインディングエラーが発生

解決方法

• ホスト側のポート番号を変更
• 既に使用されているコンテナやプロセスを停止

services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"  # ホスト側のポートを80から8080に変更

# ポート使用状況の確認
netstat -an | grep LISTEN
# または
lsof -i :80

ネットワークが削除できない

症状：docker network rmでエラーが発生

解決方法

• ネットワークを使用しているコンテナをすべて停止・削除
• Docker Composeで管理している場合はdocker-compose downを実行

# コンテナをすべて停止・削除
docker-compose down

# ネットワークを削除
docker network rm ネットワーク名

まとめ

Docker Composeのネットワーク設定について解説しました。重要なポイントを振り返りましょう。

基本原則

• デフォルトネットワークは自動作成され、サービス名で通信可能
• カスタムネットワークで通信経路を制御し、セキュリティを向上
• 複数のネットワークを組み合わせて階層化されたアーキテクチャを実現

ベストプラクティス

• データベースなど機密性の高いサービスは専用ネットワークに配置
• サービス名による名前解決を活用し、固定IPの使用は最小限に
• ネットワーク名は用途が分かりやすい名前を付ける
• 外部公開するサービスと内部サービスを明確に分離

適切なネットワーク設計により、セキュアで保守性の高いコンテナアプリケーションを構築できます。実際のプロジェクトで試してみてください。