Docker容器技术与运维

第1章 Docker基础 1
1．1　Docker的概念　2
1．1．1　什么是Docker　2
1．1．2　镜像与容器　2
1．1．3　容器与虚拟机　3
1．1．4　Docker引擎　3
1．1．5　Docker生态系统　4
1．2　Docker的应用　4
1．2．1　实现应用程序快速、一致的交付　4
1．2．2　响应式部署和应用程序　5
1．2．3　运行更多的工作负载　5
1．2．4　部署微服务应用　5
1．3　Docker架构　5
1．3．1　Docker客户端　6
1．3．2　Docker守护进程　6
1．3．3　Docker注册中心　6
1．3．4　Docker对象　6
1．4　Docker底层技术　7
1．4．1　名称空间　7
1．4．2　控制组　8
1．4．3　联合文件系统　9
1．4．4　容器格式　9
1．5　安装Docker　10
1．5．1　Docker的版本　10
1．5．2　Docker所支持的平台　11
1．5．3　安装Docker的准备工作　11
1．5．4　使用软件仓库安装Docker CE　14
1．5．5　通过便捷脚本安装Docker CE　15
1．5．6　卸载Docker　16
1．5．7　安装Docker之后的配置　16
1．6　docker命令行的使用　19
1．6．1　docker命令行接口类型　19
1．6．2　docker命令列表　19
1．6．3　docker命令的基本用法　21
1．6．4　docker命令示例　22
1．7　Docker API　22
1．7．1　Docker API类型　22
1．7．2　使用Docker API　23
1．8　Docker配置文件格式　23
1．8．1　JSON格式　23
1．8．2　YAML格式　24
1．9　习题　26
第2章　Docker镜像　27
2．1　Docker镜像基础　28
2．1．1　进一步理解镜像的概念　28
2．1．2　镜像的基本信息与标识　28
2．1．3　镜像描述文件Dockerfile　29
2．1．4　父镜像与基础镜像　29
2．1．5　镜像的分层结构　30
2．1．6　镜像操作命令　32
2．2　Docker镜像的基本操作　32
2．2．1　拉取镜像　32
2．2．2　显示镜像列表　33
2．2．3　设置镜像标签　35
2．2．4　查看镜像详细信息　36
2．2．5　查看镜像的构建历史以验证
镜像分层　36
2．2．6　查找镜像　37
2．2．7　删除本地镜像　38
2．2．8　Docker镜像的导入和导出　39
2．3　Docker注册中心　40
2．3．1　Docker注册中心与仓库　40
2．3．2　Docker Hub　41
2．3．3　阿里云的容器镜像服务　47
2．3．4　私有Docker注册中心　49
2．4　习题　51
第3章　Docker容器　52
3．1　Docker容器基础　53
3．1．1　进一步理解容器的概念　53
3．1．2　容器的基本信息与标识　53
3．1．3　可写的容器层　54
3．1．4　磁盘上的容器大小　54
3．1．5　“写时拷贝”策略　55
3．1．6　容器操作命令　58
3．2　Docker容器的基本操作　58
3．2．1　创建和运行容器　58
3．2．2　启动和停止容器　64
3．2．3　查看容器信息　65
3．2．4　进入容器执行操作　67
3．2．5　删除容器　69
3．2．6　导出与导入容器　69
3．2．7　基于容器创建镜像　70
3．3　限制容器运行的资源　72
3．3．1　限制容器的内存使用　72
3．3．2　限制容器的CPU使用　74
3．3．3　块IO带宽限制　75
3．3．4　资源限制的实现机制——控制组　77
3．3．5　动态更改容器的配置　77
3．4　容器监控　78
3．4．1　Docker容器监控命令　78
3．4．2　使用cAdvisor监控容器　79
3．5　容器的日志管理　81
3．5．1　使用docker logs命令查看容器
日志　81
3．5．2　配置日志驱动重定向容器的
日志记录　82
3．6　习题　83
第4章　Docker网络　84
4．1　Docker网络基础　85
4．1．1　Docker容器网络模型　85
4．1．2　Linux网络基础　87
4．1．3　单主机与多主机的Docker网络　88
4．1．4　docker run命令的网络配置用法　88
4．1．5　docker network命令的网络
配置用法　89
4．2　配置容器的网络连接　90
4．2．1　使用默认桥接网络　90
4．2．2　使用主机网络　94
4．2．3　使用none网络模式　95
4．2．4　使用container网络模式　96
4．2．5　用户自定义桥接网络　97
4．3　容器与外部的网络通信　105
4．3．1　容器访问外部网络　105
4．3．2　从外部网络访问容器　106
4．4　容器之间的网络通信　109
4．4．1　容器之间的网络通信的解决
方案　109
4．4．2　以传统方式建立容器连接　110
4．5　习题　113
第5章　Docker存储　114
5．1　Docker存储驱动及其选择　115
5．1．1　概述　115
5．1．2　Docker版本所支持的存储驱动　116
5．1．3　Docker存储驱动所支持的底层
文件系统　116
5．1．4　选择存储驱动需考虑的其他
事项　117
5．1．5　检查当前的存储驱动　117
5．2　使用overlay2存储驱动　118
5．2．1　使用overlay2存储驱动的要求　118
5．2．2　配置Docker使用overlay2存储
驱动　119
5．2．3　overlay2存储驱动的工作机制　122
5．2．4　容器使用overlay2存储驱动的
读写机制　126
5．2．5　OverlayFS与Docker性能　127
5．3　迁移Docker根目录　127
5．4　Docker存储的挂载类型　128
5．4．1　Docker卷与存储驱动　128
5．4．2　选择合适的挂载类型　129
5．4．3　docker run命令的存储配置
基本用法　130
5．5　使用Docker卷　130
5．5．1　卷的优势　130
5．5．2　选择-v或--mount选项　131
5．5．3　创建和管理卷　131
5．5．4　启动带有卷的容器　132
5．5．5　使用容器填充卷　133
5．5．6　使用只读卷　133
5．5．7　删除卷　133
5．6　使用绑定挂载　134
5．6．1　绑定挂载的功能限制　134
5．6．2　选择-v或--mount选项　134
5．6．3　容器使用绑定挂载　135
5．6．4　使用只读的绑定挂载　136
5．6．5　配置SELinux标签　137
5．7　使用tmpfs挂载　137
5．7．1　tmpfs挂载的特点　138
5．7．2　选择--tmpfs或--mount选项　138
5．7．3　在容器中使用tmpfs挂载　138
5．7．4　指定tmpfs参数　139
5．8　使用卷容器　139
5．8．1　通过卷容器实现容器之间的
数据共享　139
5．8．2　通过卷容器来备份、恢复和迁移
数据卷　140
5．9　容器的数据共享　140
5．9．1　容器与主机共享数据　140
5．9．2　容器之间共享数据　141
5．10　习题　141
第6章　开发基于Docker的
应用程序　143
6．1　开发Docker镜像　144
6．1．1　进一步了解Dockerfile　144
6．1．2　通过Dockerfile构建镜像的基本
方法　144
6．1．3　Dockerfile常用指令　146
6．1．4　Dockerfile示例　152
6．1．5　基于Dockerfile构建镜像　153
6．1．6　创建基础镜像　156
6．1．7　使用多阶段构建　157
6．1．8　编写Dockerfile的通用准则和
建议　159
6．1．9　管理镜像　163
6．2　Docker的应用程序开发准则　163
6．2．1　尽可能缩减Docker镜像的
大小　163
6．2．2　持久化应用程序数据　164
6．2．3　尽可能使用Swarm集群服务　164
6．2．4　测试和部署时使用持续集成和
持续部署　164
6．2．5　了解开发环境和生产环境的
区别　165
6．3　将应用程序Docker化　165
6．3．1　Docker化应用程序的基本流程　165
6．3．2　将Node．js应用程序Docker化　165
6．3．3　开发Node．js应用程序　166
6．3．4　创建应用程序的镜像　169
6．3．5　基于应用程序镜像运行容器　171
6．4　习题　171
第7章　自动化构建与持续集成　173
7．1　概述　174
7．1．1　镜像的自动化构建　174
7．1．2　持续集成　175
7．2　Docker Hub结合GitHub实现
自动化构建　176
7．2．1　在GitHub上创建代码仓库　176
7．2．2　将Docker Hub连接到GitHub
账户　178
7．2．3　在Docker Hub上创建镜像
仓库　179
7．2．4　配置自动化构建选项和规则　181
7．2．5　创建自动化构建项目　182
7．2．6　基于代码仓库标签的自动化
构建　184
7．2．7　通过构建触发器触发自动化
构建　186
7．2．8　使用Webhook　186
7．3　通过阿里云镜像服务实现自动化
构建　187
7．3．1　设置代码源　187
7．3．2　创建代码仓库　189
7．3．3　开始构建　190
7．4　基于Jenkins和Docker组建
持续集成环境　192
7．4．1　准备工作　192
7．4．2　部署GitLab服务器　193
7．4．3　部署Docker注册服务器　195
7．4．4　部署并配置Jenkins服务器　195
7．4．5　新建Jenkins项目并进行构建　200
7．4．6　通过GitLab自动触发Jenkins
构建项目　203
7．4．7　利用Jenkins的Docker插件来
构建和推送镜像　207
7．5　实现应用程序的持续集成和
自动化部署　209
7．5．1　准备工作　209
7．5．2　部署持续集成环境　210
7．5．3　准备源代码并将其提交到代码
仓库　211
7．5．4　为Tale应用程序构建镜像并
推送到Docker注册服务器　211
7．5．5　新建Maven项目进行构建并
实现自动化部署　212
7．5．6　实现项目的自动化构建　216
7．6　习题　217
第8章　Docker容器编排　218
8．1　Docker容器编排基础　219
8．1．1　Docker Compose的架构　219
8．1．2　使用Docker Compose的基本
步骤　220
8．1．3　Docker Compose的特性　220
8．1．4　Docker Compose的应用场合　220
8．1．5　Docker Compose安装　221
8．1．6　Docker Compose入门示例　222
8．2　Compose文件　225
8．2．1　Compose文件格式的不同版本　225
8．2．2　Compose文件结构　226
8．2．3　服务定义　227
8．2．4　卷存储定义　231
8．2．5　网络定义　232
8．3　Compose命令行　232
8．3．1　Compose命令行格式　232
8．3．2　Compose主要命令简介　233
8．4　Compose的环境变量　235
8．4．1　Compose使用环境变量的方式　236
8．4．2　不同位置定义的环境变量的
优先级　237
8．5　在Compose中设置网络　238
8．5．1　默认网络的配置　238
8．5．2　更新容器　239
8．5．3　使用links选项　239
8．5．4　指定自定义网络　239
8．5．5　使用现有网络　240
8．6　容器编排示例　240
8．6．1　示例一：实现Web负载均衡　240
8．6．2　示例二：在Linux上部署
ASP．NET与SQL　Server　242
8．7　共享Compose通用配置　246
8．7．1　使用多个Compose文件　246
8．7．2　Compose文件追加和覆盖
配置规则　248
8．8　在生产环境中使用Compose　248
8．8．1　针对生产环境修改Compose
文件　248
8．8．2　部署应用程序更改　249
8．8．3　在单主机上运行Compose　249
8．9　习题　249
第9章　多主机部署与管理　250
9．1　通过Docker Machine部署和
管理多主机　251
9．1．1　Docker Machine概述　251
9．1．2　Docker Machine安装　252
9．1．3　Docker Machine驱动　252
9．1．4　通过Docker Machine远程
安装和部署Docker　253
9．1．5　通过Docker Machine管理
Docker主机　255
9．2　跨主机容器网络　256
9．2．1　容器的跨主机通信方式　256
9．2．2　使用macvlan网络　257
9．2．3　使用overlay网络　260
9．3　跨主机监控　266
9．3．1　使用Weave Scope进行故障
诊断与监控　266
9．3．2　Prometheus基础　270
9．3．3　部署Prometheus系统监控
Docker主机和容器　273
9．4　习题　285
第10章　Docker Swarm
集群　287
10．1　Docker Swarm基础　288
10．1．1　Docker Swarm模式　288
10．1．2　Docker Swarm主要概念　288
10．1．3　Swarm节点工作机制　290
10．1．4　Swarm服务工作机制　291
10．1．5　使用PKI管理Swarm安全性　292
10．1．6　Swarm任务状态　293
10．2　Docker Swarm基本操作　294
10．2．1　设置运行环境　294
10．2．2　创建Swarm集群　295
10．2．3　将节点加入Swarm集群　295
10．2．4　将服务部署到Swarm集群　296
10．2．5　增加和缩减服务　297
10．2．6　故障迁移与重新平衡　298
10．2．7　删除Swarm服务　299
10．2．8　对服务进行滚动更新　300
10．2．9　管理节点　302
10．2．10　发布服务端口　304
10．3　管理Swarm服务网络　306
10．3．1　配置overlay网络　306
10．3．2　创建和配置连接overlay
网络的Swarm服务　308
10．3．3　服务发现与内部容器之间的
通信　309
10．3．4　在overlay网络上使用
独立容器　311
10．4　通过堆栈在Swarm集群中部署
分布式应用　311
10．4．1　Docker堆栈概述　312
10．4．2　示例一：Swarm堆栈部署
入门　314
10．4．3　示例二：Swarm集群多节点的
堆栈部署　317
10．5　管理敏感数据　319
10．5．1　Docker机密数据的应用　320
10．5．2　Docker如何管理机密数据　320
10．5．3　Docker机密数据管理命令　320
10．5．4　示例一：Docker机密数据
操作入门　321
10．5．5　示例二：配置Nginx服务使用
机密数据　322
10．5．6　在Compose文件中使用Docker
机密数据　324
10．5．7　将Docker机密数据置入
镜像中　326
10．6　存储服务配置数据　326
10．6．1　Docker配置数据概述　326
10．6．2　示例一：Docker配置数据操作
入门　327
10．6．3　示例二：配置Nginx服务使用
配置数据　327
10．6．4　替换服务的配置数据　328
10．7　习题　329
第11章　生产环境中的Docker
运维　330
11．1　配置和管理Docker守护进程　331
11．1．1　配置并运行Docker守护
进程　331
11．1．2　排查Docker守护进程故障　332
11．1．3　使用systemd控制Docker　334
11．2　配置Docker对象　335
11．2．1　配置对象使用自定义元数据　335
11．2．2　删除不用的对象　336
11．2．3　格式化命令和日志的输出　336
11．3　Docker安全　337
11．3．1　Docker安全机制　337
11．3．2　保护Docker守护进程套接字　340
11．3．3　其他Docker安全措施　342
11．4　使用插件扩展Docker　343
11．4．1　Docker插件概述　343
11．4．2　Docker插件安装和使用示例　344
11．4．3　Docker插件开发示例　345
11．5　离线部署和使用Docker　346
11．5．1　离线安装Docker　346
11．5．2　在离线环境中导入镜像　347
11．5．3　离线建立私有Docker注册
中心　348
11．6　习题　348