DOCKER与KUBERNETES容器运维实战

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**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 *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 13.2.1 Kubeadm的安装方法 164 13.2.2 Kubeadm的基本语法 165 13.2.3 基础OS环境部署 165 13.2.4 部署Master节点 167 13.2.5 部署Node节点 167 13.2.6 部署CNI网络 168 13.2.7 重置节点 168 第14章 Kubernetes命令行工具 169 14.1 kubectl用法概述 169 14.2 kubectl的子命令 171 14.3 Kubernetes资源对象类型 173 14.4 kubectl的输出格式 173 14.5 kubectl命令举例 174 第15章 运行应用 178 15.1 Deployment 178 15.1.1 什么是Deployment 178 15.1.2 Deployment与ReplicaSet 179 15.1.3 运行Deployment 179 15.1.4 使用配置文件 185 15.1.5 扩容和缩容 189 15.1.6 故障转移 191 15.1.7 通过标签控制Pod的位置 193 15.1.8 删除Deployment 195 15.1.9 DaemonSet 195 15.2 Job 197 15.2.1 什么是Job 197 15.2.2 Job失败处理 199 15.2.3 Job的并行执行 200 15.2.4 Job的定时执行 201 第16章 通过服务访问应用 203 16.1 服务及其功能 203 16.1.1 服务的基本概念 203 16.1.2 服务的功能原理 204 16.2 管理服务 205 16.2.1 创建服务 205 16.2.2 查看服务 207 16.2.3 删除服务 208 16.3 外部网络访问服务 209 16.3.1 kube-proxy结合ClusterIP 209 16.3.2 通过NodePort访问服务 210 16.3.3 通过负载均衡访问服务 212 16.4 通过CoreDNS访问应用 212 16.4.1 CoreDNS简介 213 16.4.2 安装CoreDNS 213 第17章 存储管理 220 17.1 存储卷 220 17.1.1 什么是存储卷 220 17.1.2 emptyDir卷 221 17.1.3 hostPath卷 224 17.1.4 NFS卷 224 17.1.5 Secret卷 225 17.1.6 iSCSI卷 228 17.2 持久化存储卷 229 17.2.1 什么是持久化存储卷 229 17.2.2 持久化存储卷请求 229 17.2.3 持久化存储卷的生命周期 230 17.2.4 持久化存储卷静态绑定 231 17.2.5 持久化存储卷动态绑定 234 17.2.6 回收 238 第18章 Kubernetes软件包管理 241 18.1 Helm 241 18.1.1 Helm相关概念 241 18.1.2 Tiller 242 18.1.3 Chart 242 18.1.4 Repository 242 18.1.5 Release 243 18.2 安装Helm 243 18.2.1 安装客户端 243 18.2.2 安装服务器端Tiller 245 18.3 Chart文件结构 247 18.4 使用Helm 247 18.4.1 软件仓库的管理 248 18.4.2 查找Chart 248 18.4.3 安装Chart 250 18.4.4 查看已安装的Chart 252 18.4.5 删除Release 253 第19章 Kubernetes网络管理 254 19.1 Kubernetes网络基础 254 19.1.1 Kubernetes网络模型 254 19.1.2 命名空间 255 19.1.3 veth网络接口 255 19.1.4 netfilter/iptables 256 19.1.5 网桥 256 19.1.6 路由 256 19.2 Kubernetes网络实现 257 19.2.1 Docker与Kubernetes网络比较 257 19.2.2 容器之间的通信 261 19.2.3 Pod之间的通信 262 19.2.4 Pod和服务之间的通信 265 19.3 Flannel 272 19.3.1 Flannel简介 272 19.3.2 安装Flannel 273 第20章 Kubernetes Dashboard 278 20.1 Kubernetes Dashboard配置文件 278 20.1.1 Kubernetes角色控制 278 20.1.2 kubernetes-dashboard.yaml 279 20.2 安装Kubernetes Dashboard 284 20.2.1 官方安装方法 284 20.2.2 自定义安装方法 284 20.3 Dashboard的使用方法 287 20.3.1 Dashboard概况 287 20.3.2 通过Dashboard创建资源 289 第21章 Kubernetes安全 290 21.1 在集群级别应用Pod安全标准 290 21.1.1 正确选择要应用的Pod安全标准 290 21.1.2 设置模式、版本和标准 292 21.1.3 清理 295 21.2 在命名空间级别应用Pod 295 21.2.1 创建集群 295 21.2.2 为命名空间启用Pod安全标准检查 296 21.2.3 验证Pod安全标准 296 21.2.4 清理 297 21.3 使用AppArmor限制容器对资源的访问 297 21.3.1 环境准备 297 21.3.2 保护Pod 298 21.4 使用Seccomp限制容器对资源的访问 299 21.4.1 下载Seccomp配置文件示例 299 21.4.2 使用Kind创建本地Kubernetes集群 299 21.4.3 使用RuntimeDefault做负载均衡 300 21.4.4 创建使用容器运行时默认Seccomp配置文件的Pod 302 21.4.5 使用Seccomp配置文件创建 Pod以进行系统调用审计 302 第22章 Kubernetes集群管理 305 22.1 资源管理 305 22.1.1 组织资源配置 305 22.1.2 kubectl中的批量操作 306 22.1.3 有效地使用标签 308 22.1.4 多标签部署 309 22.1.5 更新标签 310 22.1.6 更新注解 310 22.1.7 扩展应用 310 22.1.8 就地更新资源 311 22.1.9 破坏性地更新 312 22.1.10 在不中断服务的情况下更新应用 312 22.2 日志架构 312 22.2.1 Pod和容器日志 313 22.2.2 集群日志架构 314 22.3 系统组件指标 320 22.3.1 Kubernetes中组件的指标 320 22.3.2 指标生命周期 321 22.3.3 显示隐藏指标 321 22.3.4 禁用加速器指标 322 22.3.5 组件指标 322 22.4 系统日志 323 22.4.1 KLog 323 22.4.2 KLog输出 324 写在*后 325