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本书基于作者多年的教学与实践经验编写，分为上下两篇，共20章。

上篇（第1～11章）介绍Docoker，包含：Docker入门、Docker的镜像、Docker的容器、Docker的网络通信、使用Docker Compose进行服务编排、使用Docker Machine进行远程管理、使用Docker Swarm构建集群、在Docker中实现持续集成与持续部署、基于Consul实现Docker的服务注册与发现、利用图形工具管理Docker及Docker应用实战。

下篇（第12～20章）介绍Kubernetes，包含：Kubernetes体系架构、部署Kubernetes集群、Kubernetes中的小可部署对象Pod、使用控制器管理Pod、通过Service访问Pod、持久化存储、Kubernetes的安全认证、Kubernetes中的日志收集与监控、Kubernetes集成与运维管理。

上篇 Docker从原理到实战

第1章 Docker入门

2

1.1 为什么需要容器技术

2

1.2 Docker简介

4

1.3 Docker的体系架构与基本概念

4

1.4 安装Docker

5

1.4.1 安装Linux操作系统

6

1.4.2 使用YUM方式安装Docker

16

1.4.3 使用二进制包方式安装Docker

18

1.4.4 验证Docker环境

21

1.5 【实战】在Docker中部署第一个应用

22

第2章 Docker的镜像

26

2.1 什么是Docker的镜像

26

2.1.1 使用Docker默认的镜像存储路径

27

2.1.2 自定义Docker的镜像存储路径

28

2.2 使用Docker的公有镜像仓库

28

2.2.1 【实战】访问Docker官方的公有镜像仓库

29

2.2.2 【实战】配置和使用阿里云Docker镜像加速仓库

32

2.3 使用命令行工具管理Docker的镜像

34

2.4 构建自己的镜像

36

2.4.1 【实战】使用“docker commit”命令构建镜像

36

2.4.2 【实战】使用Dockerfile文件构建镜像

39

2.4.3 Dockerfile文件详解

40

2.4.4 【实战】使用Dockerfile文件的综合案例

42

2.5 搭建私有镜像仓库Harbor

44

2.5.1 安装Docker和Docker Compose

45

2.5.2 安装与配置Harbor

46

2.5.3 【实战】在Docker中使用Harbor

48

第3章 Docker的容器

50

3.1 Docker容器的基本概念与操作

50

3.2 Docker的日志

53

3.2.1 【实战】访问Docker引擎的日志

53

3.2.2 【实战】访问Docker应用的日志

54

3.3 管理容器的资源

56

3.3.1 什么是Linux CGroup

56

3.3.2 【实战】Docker对CPU的使用

62

3.3.3 【实战】Docker对内存的使用

64

3.3.4 【实战】Docker对I/O带宽的使用

65

3.4 管理Docker容器中的数据

67

3.4.1 在Docker容器中实现数据管理的两种方式

67

3.4.2 【实战】使用数据卷管理Docker容器中的数据

68

3.4.3 【实战】使用数据卷容器管理Docker容器中的数据

71

第4章 Docker的网络通信

75

4.1 Docker容器网络通信的基本原理

75

4.2 使用命令查看Docker的网络配置信息

78

4.3 Docker的4种网络通信模式

80

4.3.1 bridge模式

80

4.3.2 host模式

82

4.3.3 container模式

83

4.3.4 none模式

85

4.4 容器间的通信

86

4.4.1 【实战】通过IP地址进行通信

86

4.4.2 【实战】通过Docker DNS Server进行通信

87

4.4.3 【实战】通过Joined方式进行通信

88

4.4.4 容器间的跨节点通信

89

4.5 容器的网络访问控制

95

4.5.1 容器内的应用访问外部网络

95

4.5.2 从外部网络访问容器内的应用

96

第5章 使用Docker Compose进行服务编排

97

5.1 配置Docker Compose

97

5.2 进行服务编排

98

5.2.1 【实战】使用手动方式部署应用

99

5.2.2 【实战】使用Docker Compose部署应用

101

5.2.3 【实战】使用Docker Compose进行服务的在线扩容/缩容

102

5.2.4 【实战】在Docker Compose中控制模块启动和停止的顺序

104

5.3 Docker Compose中的网络

108

5.3.1 Docker Compose中的默认网络环境

108

5.3.2 在Docker Compose中自定义模块的网络环境

109

第6章 使用Docker Machine进行远程管理

111

6.1 使用Docker Machine

112

6.1.1 安装Docker Machine

112

6.1.2 在远端宿主机上安装Docker

112

6.2 Docker Machine的基本用法

115

6.2.1 【实战】使用Docker Machine的命令

115

6.2.2 【实战】管理远端的Docker节点

116

6.3 Docker Machine的高级用法

118

6.3.1 【实战】使用Docker Machine创建基于VirtualBox的虚拟主机

118

6.3.2 【实战】使用Docker Machine创建基于vSphere的虚拟主机

120

第7章 使用Docker Swarm构建集群

123

7.1 Docker Swarm集群的体系架构

123

7.2 构建Docker Swarm集群

124

7.3 在Docker Swarm集群中部署应用与HAProxy

126

7.3.1 【实战】在集群中部署应用

126

7.3.2 【实战】测试集群的高可用性

128

7.3.3 【实战】使用HAProxy为集群添加外部负载均衡功能

130

7.3.4 【实战】实现服务的滚动更新

131

7.4 Docker Swarm集群的数据持久化

132

7.4.1 【实战】通过volume实现集群的数据持久化

133

7.4.2 【实战】通过NFS实现集群的数据持久化

134

7.5 Docker Swarm集群的负载均衡

138

7.5.1 【实战】测试Docker Swarm集群的负载均衡

138

7.5.2 选择Docker Swarm集群的负载均衡模式

139

第8章 在Docker中实现持续集成与持续部署

142

8.1 什么是持续集成与持续部署（CI/CD）

142

8.2 Jenkins简介与部署

143

8.2.1 Docker与Jenkins集成的体系架构

143

8.2.2 【实战】部署Jenkins

144

8.2.3 【实战】使用Jenkins部署第一个应用

146

8.3 基于Jenkins实现Docker应用的持续集成与持续部署

149

8.3.1 【实战】准备私有代码仓库SVN

150

8.3.2 开发Dockerfile文件

152

8.3.3 【实战】集成Jenkins和Docker

152

第9章 基于Consul实现Docker的服务注册与发现

155

9.1 服务的注册与发现

155

9.1.1 什么是服务的注册与发现

155

9.1.2 为什么需要服务的注册与发现

156

9.1.3 常见的服务注册中心

159

9.2 注册中心Consul的基本使用

159

9.2.1 Consul的安装与启动

160

9.2.2 【实战】使用JSON文件在Consul中注册服务

161

9.2.3 【实战】使用API在Consul中注册服务

163

9.3 集成Consul与Docker

166

9.3.1 Docker服务注册与发现的体系架构

166

9.3.2 【实战】使用Registrator镜像实现Docker服务的注册

167

9.3.3 【实战】使用Consul-Template实现Docker服务的发现

170

第10章 利用图形工具管理Docker

173

10.1 单机环境中的Docker图形工具：Docker UI

173

10.1.1 部署Docker UI

173

10.1.2 【实战】使用Docker UI管理镜像与容器

174

10.2 轻量级的Docker图形工具：Portainer

176

10.2.1 在单机环境中部署Portainer

177

10.2.2 【实战】使用Portainer管理Docker的镜像与容器

179

10.2.3 【实战】使用Portainer管理远端主机上的Docker

180

10.2.4 在Docker Swarm集群中部署Portainer

182

10.3 开源的Docker图形工具——Shipyard

184

10.3.1 Shipyard的组件

184

10.3.2 部署Shipyard

184

10.3.3 【实战】使用Shipyard创建容器

187

第11章 Docker应用实战

188

11.1 Docker与数据库

188

11.1.1 在Docker容器中部署MySQL

188

11.1.2 数据库不适合Docker容器化的原因

189

11.2 【实战】Docker与Python

190

11.3 【实战】Docker与PHP

192

下篇 Kubernetes从原理到实战

第12章 Kubernetes体系架构

196

12.1 什么是Kubernetes

196

12.2 Kubernetes集群

197

12.2.1 集群的架构体系

198

12.2.2 Kubernetes的核心组件

198

12.2.3 Kubernetes的常用附加组件

199

12.3 Kubernetes的对象

200

12.3.1 对象的管理

200

12.3.2 对象与命名空间

201

12.3.3 对象的标签

202

第13章 部署Kubernetes集群

204

13.1 Kubernetes的部署方式

204

13.1.1 使用kubeadmin部署Kubernetes集群

204

13.1.2 使用YUM方式部署Kubernetes集群

208

13.1.3 使用二进制包部署Kubernetes集群

212

13.1.4 使用minikube工具部署Kubernetes单机版集群

231

13.1.5 Kubernetes集群的高可用

236

13.2 Kubernetes的客户端工具

237

13.2.1 Kubernetes图形管理工具——DashBoard UI

237

13.2.2 Kubernetes命令行管理工具——kubectl

240

13.3 【实战】使用Kubectl在Kubernetes中部署第一个应用

242

第14章 Kubernetes中的最小可部署对象Pod

246

14.1 什么是Pod

246

14.2 【实战】Pod的基本使用方法

247

14.3 Pod中的容器

251

14.3.1 基础容器

251

14.3.2 初始化容器

252

14.3.3 临时容器

253

14.3.4 业务容器

254

14.4 Pod的生命周期

255

14.4.1 Pod的阶段与容器的状态

255

14.4.2 Pod中容器的重启策略

256

14.4.3 【实战】Pod的健康检查

257

14.5 Pod的调度策略

261

14.5.1 Pod的创建过程

262

14.5.2 【实战】自定义Pod调度的约束策略

262

14.6 Pod资源的使用限制

264

14.7 Pod的镜像拉取策略

267

14.8 Pod的配置管理

268

14.8.1 为什么需要配置管理

268

14.8.2 【实战】使用ConfigMap管理Pod的配置信息

268

14.8.3 【实战】使用Secret管理Pod的配置信息

275

第15章 使用控制器管理Pod

280

15.1 为什么需要控制器

280

15.2 Deployment控制器

281

15.2.1 【实战】创建和使用Deployment控制器

282

15.2.2 【实战】验证Deployment控制器的不同状态

286

15.2.3 【实战】Deployment控制器的清理策略

289

15.2.4 应用的部署

292

15.2.5 编写Deployment控制器的规则

304

15.3 DaemonSet控制器

305

15.3.1 DaemonSet控制器的创建

305

15.3.2 DaemonSet控制器的调度

307

15.4 Job控制器

307

15.4.1 【实战】单工作队列的Job串行方式

307

15.4.2 【实战】多工作队列的Job并行方式

308

15.4.3 Job的终止与清理

310

15.5 CronJob控制器

312

15.5.1 【实战】运行第一个CronJob控制器

313

15.5.2 CronJob控制器中的时间表示

314

15.5.3 CronJob控制器的限制

315

15.6 StatefulSets控制器

316

15.6.1 【实战】创建StatefulSets控制器

316

15.6.2 StatefulSets控制器的扩容/缩容

317

15.6.3 StatefulSets控制器的更新/回滚

318

第16章 通过Service访问Pod

320

16.1 Service的概念与使用

320

16.1.1 【实战】通过Service向外部暴露Pod

321

16.1.2 Service的多端口设置

323

16.1.3 集群内部的DNS服务

324

16.1.4 【实战】无头Service

325

16.2 Service的发布类型

328

16.2.1 NodePort

328

16.2.2 ClusterIP

329

16.2.3 LoadBalance

331

16.2.4 ExternalName

332

16.3 虚拟IP与Service的代理模式

333

16.3.1 userspace代理模式

333

16.3.2 iptables代理模式

334

16.3.3 IPVS代理模式

336

16.4 集群外部的请求访问集群内应用的最佳方式——Ingress

339

16.4.1 Ingress是什么

339

16.4.2 【实战】使用Ingress Controller创建Ingress

340

16.4.3 【实战】使用Ingress的注解

344

16.4.4 基于Ingress的高可用架构

348

第17章 持久化存储

349

17.1 Kubernetes持久化存储方式

349

17.1.1 【实战】使用节点数据卷

350

17.1.2 【实战】使用网络数据卷

351

17.1.3 【实战】使用临时数据卷

353

17.2 持久卷

355

17.2.1 持久卷是什么

355

17.2.2 【实战】第一个持久卷示例

355

17.2.3 持久卷的访问模式

357

17.2.4 【实战】持久卷的回收策略

359

17.3 持久卷声明

361

17.3.1 持久卷和持久卷声明的区别

361

17.3.2 【实战】在Pod中使用持久卷声明

362

17.3.3 storageClass详解

364

17.4 【实战】实现持久卷的动态供给

365

第18章 Kubernetes的安全认证

372

18.1 Kubernetes的安全框架

372

18.2 Kubernetes的用户认证

374

18.3 Kubernetes的鉴权管理

378

18.3.1 基于角色的访问控制（RBAC鉴权）

379

18.3.2 基于属性的访问控制（ABAC鉴权）

384

18.3.3 基于节点的访问控制（node鉴权）

386

18.3.4 基于Webhook的访问控制

387

18.4 管理服务账号（Service Account）

391

18.4.1 服务账号与用户账号

391

18.4.2 【实战】创建和使用服务账号

391

18.4.3 服务账号的工作机制

396

第19章 Kubernetes中的日志收集与监控

398

19.1 收集哪些日志

398

19.2 日志收集方案

399

19.2.1 初识ELK

399

19.2.2 日志收集的架构

399

19.2.3 日志收集方案详解

400

19.3 实现Kubernetes集群的日志收集

401

19.3.1 安装ELK

402

19.3.2 【实战】采集Kubernetes系统组件的日志

405

19.3.3 【实战】采集Nginx应用的日志

410

19.3.4 【实战】采集Tomcat应用的日志

414

19.4 监控Kubernetes

418

19.4.1 Kubernetes监控方案

418

19.4.2 【实战】部署Kubernetes监控系统

419

第20章 Kubernetes集成与运维管理

427

20.1 Jenkins与Kubernetes的持续集成与持续部署

427

20.1.1 基于Kubernetes的Jenkins集群架构

427

20.1.2 【实战】Jenkins与Kubernetes的集成

428

20.2 使用Helm简化Kubernetes应用的部署和管理

435

20.2.1 什么是Helm

435

20.2.2 部署Helm

435

20.2.3 【实战】使用Helm管理Kubernetes

437

赵渝强

曾任大学大数据学院院长、Oracle（中国）高级技术顾问，现专职从事培训工作。

出版了《大数据原理与实战》《Kafka进阶》等书。

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前言

随着云计算的不断发展，为了实现复杂应用的高效部署、管理及持续集成，出现了Docker和Kubernetes等虚拟化容器技术。虚拟化容器技术的发展，使得整个云原生领域更加成熟与健壮。本书正是在这样的背景下编写的。

笔者拥有多年的教学与实践经验，因此想系统地编写一本虚拟化容器技术方面的书，力求能够系统地介绍Docker与Kubernetes。通过本书，笔者一方面希望总结自己在虚拟化容器技术方面的经验，另一方面希望对相关从业者有所帮助，从而为云原生体系在国内的发展贡献一份力量。

本书特色

（1）一次讲解两种技术。

对于单一的应用，我们可以利用Docker将应用及其依赖打包到镜像中，从而很好地解决应用部署与集成的问题。但是，当我们需要将应用进行大规模部署时，则应使用Kubernetes。因为，Docker本质上是一种单一的容器技术（或者说是一种工具），并不能很好地将应用组织起来，难以独立地支撑起生产环境中应用的大规模容器化部署。Kubernetes的功能包括应用的服务编排、容器集群的部署和集群的管理。

为了降低读者的学习成本，本书一次讲解了上述两种技术。书中覆盖了这两种技术的核心内容，可以帮助读者快速入门并应对工作中的大部分需求。

（2）主线清晰，循序渐进。

笔者在长期的教学过程中反复修订了自己的讲解主线，发现这样的主线更利于读者顺利地从“入门小白”成为“开发高手”。

（3）突出实战，注重效果。

全书采用“理论 实操”的方式进行讲解，在读者了解了概念、原理、方法后会进行实操，这样真正做到“知行合一”，而不只是停留在“知道”“了解”的层面。

书中还提供了大量来源于真实项目的技术解决方案，这些解决方案可以在实际的生产环境中给技术人员提供相应的指导。

（4）言简意赅，阅读性强。

全书采用通俗易懂的文字编写，避免了复杂的语法和生僻的辞藻。书稿经过多次打磨，力求做到表达精确、前后内容衔接顺畅，以期让从未接触过容器技术的读者也可以读得懂、学得会。

（5）深入原理，关注难点和易错点。

本书不只停留在操作层，还深入介绍了容器技术的底层原理和机制。笔者在教学过程中发现有些内容对很多学员来说是难点、易错点，所以，书中对这些知识进行了详细讲解，希望读者可以很轻松地绕开这些“漩涡”。

读者对象

本书读者对象如下：

初学容器技术的自学者；               ?   培训机构的老师和学员；

中高级技术人员；                      ?   相关专业的大学毕业学生；

开发工程师；                             ?   测试工程师；

容器技术爱好者；                      ?   技术运维人员；

高等院校的教师和学生；               ?   技术管理人员。

尽管笔者在本书写作过程中尽可能地追求严谨，但仍难免有纰漏之处，欢迎读者加入本书读者交流群批评与指正。

书籍介绍

《Docker+Kubernetes容器实战派》基于作者多年的教学与实践经验编写，分为上下两篇，共20章。

上篇（第1～11章）介绍Docoker，包含：Docker入门、Docker的镜像、Docker的容器、Docker的网络通信、使用Docker Compose进行服务编排、使用Docker Machine进行远程管理、使用Docker Swarm构建集群、在Docker中实现持续集成与持续部署、基于Consul实现Docker的服务注册与发现、利用图形工具管理Docker及Docker应用实战。

下篇（第12～20章）介绍Kubernetes，包含：Kubernetes体系架构、部署Kubernetes集群、Kubernetes中的最小可部署对象Pod、使用控制器管理Pod、通过Service访问Pod、持久化存储、Kubernetes的安全认证、Kubernetes中的日志收集与监控、Kubernetes集成与运维管理。

《Docker+Kubernetes容器实战派》适合对虚拟化容器技术感兴趣的平台架构师、运维管理人员和项目开发人员等阅读。