Docker与Kubernetes容器运维实战

前    言

你是否还在一台一台地安装服务器部署环境

项目要求快速上线并且部署多台服务器环境时，需要一台一台服务器执行yum install、vim、restart等命令。这时如果有一个U盘，能把整个环境直接复制到每一台服务器上，那该多好啊。Docker就是那个U盘。

云平台都在使用容器，并且提供完整的容器运维平台环境。

国内外知名的云服务商都提供了容器以及容器运维平台，基本上可以做到少量配置、一键上线的效果。

拥有多个容器，并且这些容器可能跨越多个服务器主机，如何管理它们？

Kubernetes为那些需要大规模部署容器的工作负载提供了编排与管理能力。Kubernetes编排让用户能够构建多容器的应用服务，在集群上调度或伸缩这些容器，以及管理它们随时间变化的健康状态。

本书是否适合你

本书帮你进入云服务时代，掌握Docker和Kubernetes相关知识。第1～11章介绍Docker，读者可以从这几章内容中快速地掌握Docker相关知识。第12～22章介绍Kubernetes，尽管Kubernetes的知识点非常多，但是作为一本入门书，本书精心组织相关知识点，提纲挈领地介绍Kubernetes中必须掌握的重要知识点。

本书特点

（1）讲解细致，分析透彻。不论是理论知识的介绍，还是实例的开发，本书都是从实际应用角度出发，精心选择开发中的典型例子，使读者快速掌握。

（2）深入浅出，轻松易学。以实例为主线，激发读者的阅读兴趣，让读者能够真正学习到Docker和Kubernetes最实用、最前沿的技术。

（3）技术新颖，与时俱进。结合时下热门的技术，了解并熟识更多相关领域的先进技术。

（4）贴近读者，贴近实际。大量成熟案例的使用和说明，帮助读者快速找到问题的最优解决方案，书中很多实例来自作者工作的实际环境。

（5）贴心提醒，提示要点。本书根据需要在各章使用了“注意”“说明”等小提示，让读者可以在学习过程中更轻松地理解相关知识点及概念。

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本书读者

• Docker与Kubernetes初学者
• 运维工程师
• 前端开发人员
• 后端开发人员
• 快速部署研发、测试、生产环境的IT人员
• 对容器和容器管理有兴趣的高校学生

作   者

2023年5月

随着云计算和容器技术的发展，Docker与Kubernetes已经成为各个企业首选的部署工具，使用它们可以提高系统的部署效率和运维能力，降低运维成本。本书是一本为初学者量身定制的Docker与Kubernetes容器技术入门书，要求读者具有Linux基础。

本书共22章，第1～11章主要内容包括全面认识Docker、初步体验Docker、Docker基本管理、Docker仓库、Docker数据管理、Dockerfile、Docker日志、Docker Compose、Docker Swarm、Docker Portainer、Docker 实战应用；第12～22章主要内容包括Kubernetes初步入门、安装Kubernetes、Kubernetes命令行工具、运行应用、通过服务访问应用、存储管理、Kubernetes软件包管理、Kubernetes网络管理、Kubernetes Dashboard、Kubernetes安全、Kubernetes集群管理。

本书内容详尽、示例丰富，是广大Docker与Kubernetes入门读者的参考书，同时也非常适合作为高等院校或高职、高专计算机及相关专业的教材使用。

王启明，平顶山学院副教授，郑州大学计算机科学与技术学士，西安电子科技大学计算机技术硕士。本人主要从事人工智能、智能物联网、计算机视觉等方面的研究。著有《Python 3.7网络爬虫快速入门》《Python 3.6零基础入门与实战》。

肖志健，南京理工大学计算机科学与技术学士。2011年开始专注于Linux，从事过一线研发工程师、大学讲师、创业公司产品与技术总监等工作。目前专注于Linux研发和团队管理。著有《Red Hat Enterprise Linux 9系统管理实战》。

目    录

第1章  全面认识Docker 1

1.1  容器技术 1

1.1.1  什么是容器 2

1.1.2  容器与虚拟机之间的区别 3

1.1.3  容器究竟解决了什么问题 4

1.1.4  容器的优点 5

1.1.5  容器的缺点 5

1.1.6  容器的分类 6

1.2  Docker技术 7

1.2.1  什么是Docker 7

1.2.2  Docker的由来 8

1.2.3  Docker究竟是什么 8

1.3  Docker的架构与组成 9

1.3.1  Docker的架构 9

1.3.2  Docker中应用系统的存在

形式 11

1.4  为什么使用Docker 11

1.4.1  Docker的应用场景 11

1.4.2  Docker可以解决哪些问题 12

1.4.3  Docker的应用成本 12

1.5  Docker和Podman 12

1.5.1  Podman 13

1.5.2  Docker和Podman的比较 13

第2章  初步体验Docker 15

2.1  在Windows中安装Docker 15

2.1.1  通过Boot2Docker

体验Docker 15

2.1.2  通过Docker Desktop

体验Docker 21

2.1.3  搭建第一个Docker应用：

Hello world 28

2.2  在Ubuntu中安装Docker 30

2.2.1  通过Ubuntu仓库

安装Docker 30

2.2.2  通过Docker仓库

安装Docker 32

2.2.3  通过软件包安装Docker 33

2.2.4  测试安装的结果 33

第3章  Docker基本管理 35

3.1  镜像管理 35

3.1.1  查找镜像 35

3.1.2  下载镜像 36

3.1.3  列出本地镜像 37

3.1.4  删除镜像 37

3.1.5  查看镜像 37

3.1.6  构建镜像 40

3.1.7  镜像标签管理 42

3.2  容器管理 43

3.2.1  创建容器 43

3.2.2  查看容器 45

3.2.3  启动容器 46

3.2.4  停止容器 46

3.2.5  删除容器 47

3.3  网络管理 47

3.3.1  Docker网络原理 47

3.3.2  网络模式 49

3.3.3  Docker容器的互联 50

3.3.4  容器与外部网络的互联 52

第4章  Docker的仓库 54

4.1  公共镜像市场 54

4.1.1  什么是Docker Hub 54

4.1.2  Docker Hub的特点 54

4.1.3  使用Docker Hub 55

4.2  第三方镜像市场 57

4.2.1  公有镜像中心（加速器） 57

4.2.2  私有镜像中心 58

4.3  私有仓库 59

4.3.1  创建私有仓库 59

4.3.2  使用私有仓库 60

第5章  Docker数据管理 63

5.1  数据卷 63

5.1.1  什么是数据卷 63

5.1.2  创建数据卷 64

5.1.3  不同类型的数据卷 64

5.2  数据卷容器 67

5.2.1  新建数据卷容器 67

5.2.2  共享数据卷容器 67

5.3  数据迁移 67

5.3.1  备份 68

5.3.2  恢复 68

第6章  Dockerfile 69

6.1  文件结构说明 69

6.1.1  Dockfile的简单格式 69

6.1.2  提示解释器 70

6.1.3  环境变量替换 71

6.2  指令简介 71

6.2.1  FROM 72

6.2.2  ARG 72

6.2.3  RUN 73

6.2.4  CMD 77

6.2.5  LABEL 78

6.2.6  EXPOSE 79

6.2.7  ENV 79

6.2.8  ADD 80

6.2.9  COPY 81

6.2.10  ENTRYPOINT 81

6.2.11  VOLUME 86

6.2.12  USER 87

6.2.13  WORKDIR 87

6.2.14  ONBUILD 88

6.2.15  STOPSIGNAL 89

6.2.16  HEALTHCHECK 89

6.2.17  SHELL 90

6.3  创建镜像 92

6.3.1  命令详解 92

6.3.2  .dockerignore文件 92

6.3.3  最佳实践 93

第7章  Docker日志 98

7.1  docker logs 98

7.2  logging driver 99

7.3  ELK 100

7.3.1  概述 101

7.3.2  安装ELK 101

7.3.3  Filebeat配置 103

7.3.4  Kibana配置 105

第8章  Docker Compose 107

8.1  简介 107

8.1.1  主要功能 108

8.1.2  常见用例 108

8.2  安装Compose 109

8.2.1  Docker Desktop 109

8.2.2  安装Compose Plugin 109

8.2.3  独立安装Compose 110

8.3  使用Compose部署 110

8.3.1  先决条件 111

8.3.2  步骤1：定义应用程序

依赖项 111

8.3.3  步骤2：创建Dockerfile 112

8.3.4  步骤3：在撰写文件中定义

服务 112

8.3.5  步骤4：使用Compose生成并

运行应用 113

8.3.6  步骤5：编辑Compose文件以

添加Volume 114

8.3.7  步骤6：使用Compose重新

生成并运行应用 114

8.3.8  步骤7：更新应用程序 115

8.3.9  步骤8：尝试使用其他命令 115

8.4  使用Compose命令 116

第9章  Docker Swarm 118

9.1  基本概念 118

9.1.1  简介 118

9.1.2  关键概念 120

9.2  使用Swarm 121

9.2.1  创建Swarm 121

9.2.2  添加Swarm节点 122

9.3  使用服务命令 123

9.3.1  部署一个服务 123

9.3.2  查看服务 124

9.3.3  扩展服务 124

9.3.4  删除服务 125

9.3.5  应用滚动更新 126

第10章  Docker Portainer 129

10.1  简介 129

10.2  安装 130

10.3  常规操作 132

10.3.1  App模板 132

10.3.2  镜像操作 133

10.3.3  容器操作 134

10.3.4  添加Docker镜像仓库 136

第11章  Docker实战应用 138

11.1  OS Docker 138

11.1.1  BusyBox 138

11.1.2  Alphine 139

11.1.3  Ubuntu 139

11.1.4  CentOS 139

11.2  Web服务应用 140

11.2.1  Apache 140

11.2.2  Nginx 140

11.3  数据库应用 141

11.3.1  MySQL 141

11.3.2  Redis 142

11.3.3  MongoDB 142

11.4  编程应用 143

11.4.1  Java 143

11.4.2  Python 143

第12章  Kubernetes初步入门 145

12.1  Kubernetes技术 145

12.1.1  什么是Kubernetes 145

12.1.2  Kubernetes的发展历史 145

12.1.3  为什么使用Kubernetes 146

12.2  Kubernetes的重要概念 147

12.2.1  Cluster（集群） 147

12.2.2  Master（控制节点） 147

12.2.3  Node（工作节点） 148

12.2.4  Pod 149

12.2.5  服务 149

12.2.6  卷 150

12.2.7  命名空间 150

第13章  安装Kubernetes 151

13.1  通过软件包管理工具安装

Kubernetes 151

13.1.1  软件包管理工具 151

13.1.2  节点规划 152

13.1.3  安装前准备 153

13.1.4  Etcd集群配置 153

13.1.5  Master节点的配置 158

13.1.6  Node节点的配置 160

13.1.7  配置网络 162

13.2  Kubeadm的使用方法 163

13.2