循序渐进学Docker

本书由腾讯官方4位资深Docker技术专家撰写，他们是腾讯*早期从事Docker相关技术研究与应用的核心技术人员，是腾讯Docker技术的布道者。本书重点总结了他们在腾讯大规模应用Docker的技术心得与实践经验，有针对性地对各种常见的问题给出了在腾讯被验证的解决方案。本书的目的不是帮助那些已经在Docker领域已经有深厚积累的技术人员如何更深层次地去探究Docker，而是帮助那些准备在Docker领域一显身手的初学者，让他们知道实际应用Docker时应该掌握哪些知识，以及如何快速掌握这些知识。

全书共16章，分为四个部分：

基础篇（1~4章） 主要讲解了Docker的特性、使用场景、原理、基本的操作和指令；

高级篇（5~11章） 主要包含容器管理、仓库管理、网络和存储、项目日常维护、Swarm容器维护以及插件开发等重要技术主题；

案例篇（12~15章） 通过Docker离线系统应用、Docker高可用及自动发现架构构建、Docker Overlay Network实践这3个案例演示和分析了Docker的在生产环境中的使用。

源码探索篇（16章） 本章是为那些准备深入Docker源码内部一探究竟的读者准备的，它介绍了Docker源码的目录结构和编译方法，帮助读者开始真正的源码之旅之前做好准备。

李金榜(Jinbang Li),资深运维开发专家，写作本书时就职于腾讯SNG（社交网络事业群），从事运维自动化迁移相关工作，负责Docker的运维和开发，是腾讯早期从事Docker相关工作的技术专家之一。在Docker大规模的使用方面，积累了丰富的理论知识和实战经验。

在服务器的虚拟化方向有深入的研究，从KVM、LXC/CGROUP到Docker, 每次虚拟化技术的变革，都以极大的热情快速学习并逐步运用到实践中。酷爱开源技术研究，多次获得技术突破和交流奖。此外，还曾就职于网易和雪球等公司，现刚加入人工智能的创业大潮。

尹烨(Ye Yin),腾讯高级工程师，先后从事后台服务、MySQL内核开发相关工作。2014年开始从事Docker相关技术的研究，并开始在腾讯游戏业务的进行实践，对Docker等相关技术有深入的研究和丰富的实践经验。

刘天斯（Yorko Liu）,资深运维专家，从事运维工作已13年，就职于腾讯IEG（互动娱乐事业群），负责游戏大数据的运营，曾就职于天涯社区，担任首席架构师/系统管理员。热衷开源技术的研究，包括系统架构、运维开发、负载均衡、缓存技术、数据库、NOSQL、分布式存储、消息中间件、大数据及云计算、Mesos、Docker、DevOps等领域。擅长大规模集群的运维工作，尤其在自动化运维方面有着非常丰富的经验。

同时热衷于互联网前沿技术的研究，活跃在国内社区、业界技术大会，充当一名开源技术的传播与分享者。开放运维联盟(OOPSA)大数据顾问组成员及金牌作者、华章*有价值作者、中国十大杰出IT博主、WOT十大优秀讲师及TOP100运维出品人。

著有运维领域的标志性畅销书《Python自动化运维：技术与*佳实践》；个人发明专利4个。

陈纯（Chun Chen）,腾讯高级工程师，Docker libnetwork项目的维护人。一直从事大数据和容器云相关的研发工作，爱好捣鼓源代码，并积极参与社区开源项目的研发。

适读人群 ：系统架构师、系统管理员和所有对docker感兴趣的技术爱好者

腾讯官方Docker核心技术团队4位专家撰写，总结腾讯大规模应用Docker的技术心得与经验

针对实际应用中的常见问题，给出在腾讯被验证的解决方案，全部是来自实际生产环境的案例。

为什么要写这本书

Docker自2013年诞生以来，在短短几年就迅速引爆IT技术圈，全球各大知名IT企业也纷纷加入。Docker社区的火爆程度也是前所未有，周边的技术案例、平台工具也是层出不穷，其中也不乏一线IT公司的身影，比如Google、微软、Red Hat、VMware等，放眼国内，基于Docker技术的创业公司也如雨后春笋，国内互联网公司的代表BAT也开始尝试在企业内部运用落地。在这样的大背景下，大家对掌握及运用Docker技术的欲望也越来越强烈。因此，四位笔者走到了一起，开始谋划这本书籍。

笔者都来自腾讯不同事业群及中心，都有针对各自不同应用场景做Docker技术研究及应用的实践经验，在研究的过程中，大家也将自己的研究历程、成果做了聚合，最终形成了本书的初稿，包括读者比较关心的Docker网络及存储、日常运营到源码探索，循序渐进的内容组织结构，可以让不同水平层次的读者均能有效地阅读和吸收。

本书的初衷是将研究、使用Docker过程中可能碰到的问题，以及解决的方法与思路做个自我梳理与总结，同时与大家分享。最终目的是让每位关注Docker技术的人受益。

读者对象

系统架构师、运维人员

运营开发、DevOps人员

云计算工程师

系统管理员或企业网管

高等院校计算机专业的学生与教师

如何阅读本书

本书分为四部分：

第一部分为基础篇，包括第1至第4章，介绍Docker的基础知识及原理，介绍Docker是什么，可以做什么，以及如何使用Docker技术，包括了安装、创建容器与镜像、运行等。

第二部分为高级篇，包括第5至11章，着重讲解如何实现容器管理、镜像管理、仓库管理、网络和存储管理及项目日常维护，又补充了最新版本Docker Swarm容器集群和Docker插件开发等内容。

第三部分为案例篇，包括第12至第15章，通过对3个不同编排技术实现的Docker服务案例讲解，让读者了解一个完整的平台的搭建。

第四部分为源码探索篇，为第16章，介绍了Docker的源码结构和如何修改和编译Docker，为读者更深入学习研究Docker提供一种新思路。

其中第三部分以接近实战的实例来讲解，相比于前两部分更独立。如果你是一名经验丰富的Linux管理员且具有Docker基础，可以直接切入高级篇；但如果你是一名初学者，请一定从Docker的基础理论知识开始学习；如果你对Docker的源码分解比较感兴趣，可以直接阅读第16章。

勘误和支持

由于水平有限，且编写时间仓促，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。为此，特意创建一个在线支持与应急方案问答站点http://qa.liuts.com。你可以将书中的错误发布到“错误反馈”分类中，同时如果你遇到任何问题或有任何建议，也可以访问问答站点进行发表，我将尽量在线上为读者提供最满意的解答。我也会将相应的功能更新及时更正出来。如果你有更多的宝贵意见，欢迎加入“循序渐进学Docker”读者QQ群（QQ群账号559435845或者扫描以下二维码），期待能够得到你们的真挚反馈。

致谢

首先要感谢dotCloud公司，是他们创立了Docker这个容器引擎，同时也要感谢为Docker整个生态圈贡献大量周边组件的所有作者，是你们让Docker技术发展得越来越好，开源的精神与力量在你们身上体现得淋漓尽致。

感谢王冬生兄贡献他在工作中的案例（Docker离线系统应用案例），内容具有非常高的实用价值，感谢公司各位领导及同事，感谢本书的所有作者，在大家的努力下终于促成了这本书的合作与出版。

感谢机械工业出版社华章公司的编辑杨福川、姜影老师，在这一年多的时间中始终支持我的写作，你的鼓励和帮助引导我能顺利完成全部书稿。

前言

第一部分　基础篇

第1章　全面认识Docker 2

1.1　Docker是什么 2

1.1.1　Docker的由来 2

1.1.2　Docker为什么这么火 4

1.1.3　Docker究竟是什么 6

1.2　Docker的结构与特性 8

1.2.1　Docker构成 8

1.2.2　Docker化应用的存在形式 10

1.2.3　Docker对变更的管理 14

1.3　为什么使用Docker 15

1.3.1　从代码管理说起 16

1.3.2　当前的优化策略 17

1.3.3　Github版的应用部署解决方案 18

1.3.4　Docker应用场景 19

1.3.5　Docker可以解决哪些痛点 21

1.3.6　Docker的使用成本 22

1.4　本章小结 23

第2章　初步体验Docker 24

2.1　Windows下安装Docker 24

2.2　利用Docker搭建个人博客 27

2.2.1　传统的安装方法 27

2.2.2　使用Docker进行安装 27

2.2.3　解惑 31

2.2.4　其他注意事项 32

2.3　本章小结 32

第3章　Ubuntu下使用Docker 33

3.1　Docker的运行平台 33

3.2　安装Windows和Ubuntu双系统 34

3.2.1　制作Ubuntu安装U盘 35

3.2.2　通过U盘安装Ubuntu 36

3.3　在Ubuntu下安装Docker 38

3.4　再次体验Docker 40

3.4.1　再看个人博客WordPress的搭建 40

3.4.2　开源的版本控制利器——GitLab 40

3.4.3　项目管理系统——Redmine 42

3.5　本章小结 44

第4章　Docker的基础知识 45

4.1　Docker的基本概念和常用操作指令 45

4.1.1　Docker三大基础组件 46

4.1.2　常用的Docker指令 47

4.1.3　Docker的组织结构 49

4.2　10分钟的动手教程 50

4.3　本章小结 60

第二部分　高级篇

第5章　Docker容器管理 62

5.1　单一容器管理 62

5.1.1　容器的标示符 63

5.1.2　查询容器信息 64

5.1.3　容器内部命令 65

5.2　多容器管理 66

5.2.1　Docker Compose 67

5.2.2　配置文件 69

5.3　本章小结 73

第6章　Docker镜像管理 74

6.1　认识Docker镜像 74

6.2　Dockerf?ile 78

6.3　项目中的镜像分层 83

6.4　定制私有的基础镜像 84

6.5　本章小结 85

第7章　Docker仓库管理 86

7.1　镜像的公有仓库 86

7.1.1　创建Docker Hub账户 86

7.1.2　基本操作 87

7.2　私有仓库 88

7.2.1　安装docker-registry 88

7.2.2　配置文件 91

7.3　构建安全的私有仓库 92

7.3.1　Nginx安装与配置 92

7.3.2　SSL证书 94

7.3.3　客户端配置 96

7.4　本章小结 97

第8章　Docker网络和存储管理 98

8.1　Docker网络 98

8.1.1　Docker的通信方式 98

8.1.2　网络配置 100

8.2　Docker数据管理 101

8.2.1　基本介绍 101

8.2.2　数据卷 102

8.2.3　数据卷容器 105

8.2.4　备份、恢复和迁移数据卷 107

8.3　Docker存储驱动 108

8.3.1　Docker存储驱动历史 108

8.3.2　Docker overlayfs driver 109

8.4　本章小结 112

第9章　Docker项目日常维护 113

9.1　宿主机的管理 113

9.1.1　安装Docker并启动 113

9.1.2　网桥模式 115

9.2　GitLab的日常维护 116

9.2.1　项目的创建 116

9.2.2　代码版本控制 118

9.2.3　日常维护 119

9.3　本章小结 122

第10章　Docker Swarm容器集群 123

10.1　Swarmkit核心设计 123

10.2　Swarmkit集群搭建 124

10.2.1　创建Manager节点 125

10.2.2　创建Worker节点 126

10.3　Swarmkit基本功能 127

10.3.1　service创建与删除 127

10.3.2　service扩容与缩容 128

10.3.3　service灰度升级 128

10.3.4　service网络配置、域名解析和负载均衡 129

10.3.5　Swarmkit节点管理 131

10.3.6　Manager节点和Worker节点角色切换 133

10.4　Swarmkit负载均衡原理分析 134

10.5　本章小节 137

第11章　Docker插件开发 138

11.1　Docker插件工作机制 138

11.1.1　Docker插件接口 138

11.1.2　插件发现机制 139

11.1.3　JSON文件格式 139

11.1.4　插件的生命周期 140

11.1.5　利用systemd socket activation功能管理插件 140

11.1.6　API格式 141

11.2　Docker volume插件开发 141

11.2.1　cgroupfs使用方法和工作原理 142

11.2.2　docker volume接口 143

11.2.3　实现cgroupfs-volume volume插件 145

11.3　本章小节 147

第三部分　案例篇

第12章　Docker离线系统应用案例 150

12.1　为什么使用Docker 150

12.2　离线系统业务架构 152

12.3　Clip名字服务 153

12.4　Clip名字服务与Docker应用 156

12.5　本章小结 158

第13章　Etcd、Cadvisor和Kubernetes实践 159

13.1　Etcd实践 159

13.1.1　安装Etcd 160

13.1.2　使用方法 160

13.2　Cadvisor实践 164

13.2.1　安装Cadvisor 164

13.2.2　Cadvisor API 165

13.3　Kubernetes实践 166

13.3.1　基本概念 167

13.3.2　环境说明 168

13.3.3　环境部署 169

13.3.4　API常用操作 173

13.3.5　创建pod单元 173

13.3.6　实战案例 176

13.4　本章小结 181

第14章　构建Docker高可用及自动发现架构实践 182

14.1　架构优势 182

14.2　架构介绍 183

14.3　架构搭建 184

14.3.1　组件环境部署 185

14.3.2　Etcd配置 186

14.3.3　Confd配置 186

14.3.4　容器提交注册 190

14.4　业务上线 195

14.5　本章小结 198

第15章　Docker Overlay Network实践 199

15.1　环境介绍 199

15.2　容器与容器之间通信 200

15.2.1　启动docker daemon 200

15.2.2　创建网络 200

15.2.3　启动容器 201

15.3　Docker的VXLAN实现 204

15.3.1　VXLAN帧结构 205

15.3.2　Docker内部实现 205

15.3.3　Linux VXLAN设备 207

15.4　容器访问外部网络 207

15.5　外部网络访问容器 209

15.6　本章小结 212

第四部分　源码探索篇

第16章　Docker源码探索 214

16.1　Docker源码目录结构 214

16.2　源码编译Docker 219

16.2.1　修改Dockerf?ile 220

16.2.2　其他 222

16.2.3　编译源码的好处 222

16.3　输出函数调用关系 223

16.4　本章小结 225