Docker容器技術 配置、部署與應用（第2版）（微課版）

彭曉東，北京北大方正軟件職業技術學院助理院長、分管人工智能學院，講師（社評），教授（校評），北京市高等教育學會電腦教育研究分會副理事長。 畢業於北京科技大學電腦軟件與理論專業，工學碩士。曾先後在北京新科電子公司、北京摩托羅拉公司、方正數字科技公司等企業從事軟件開發和項目管理工作，項目實戰經驗豐富。 曾負責軟件技術、大數據技術與應用、人工智能技術應用、網絡安全等專業的建設工作。主持完成了北京北大方正軟件職業技術學院信息化項目建設等一系列中高職院校信息化的項目。對數據處理與分析、人工智能技術應用與開發、信息安全和信息化教學等方面有深入研究。

項目1　Docker安裝　1

任務1.1　瞭解Docker　1

任務說明　1

知識引入　2

1.1.1　什麽是Docker　2

1.1.2　Docker的優勢　2

1.1.3　Docker架構　3

1.1.4　應用程序部署方式的演變　4

任務實現　5

任務1.1.1　瞭解Docker用例　5

任務1.1.2　調查國內的Docker應用現狀　8

任務1.2　安裝Docker　10

任務說明　10

知識引入　10

1.2.1　Docker Engine　10

1.2.2　Docker Desktop　11

任務實現　12

任務1.2.1　安裝Docker Engine　12

任務1.2.2　安裝Docker Engine之後的配置　16

任務1.3　Docker命令行的使用　17

任務說明　17

知識引入　17

1.3.1　Docker的命令行接口　17

1.3.2　docker命令列表　17

任務實現　19

任務1.3.1　熟悉docker命令的基本語法　19

任務1.3.2　運行一個容器　21

項目實訓　22

項目實訓1　安裝Docker Engine　22

項目實訓2　使用docker命令　22

項目總結　22

項目2　Docker快速入門　23

任務2.1　Docker鏡像的使用　24

任務說明　24

知識引入　24

2.1.1　什麽是鏡像　24

2.1.2　鏡像的基本信息　24

2.1.3　鏡像描述文件Dockerfile　25

2.1.4　鏡像操作命令　27

任務實現　27

任務2.1.1　掌握鏡像的基本操作　27

任務2.1.2　驗證鏡像的分層結構　30

任務2.2　Docker容器的使用　31

任務說明　31

知識引入　31

2.2.1　什麽是容器　31

2.2.2　容器的基本信息　32

2.2.3　容器的可寫層　32

2.2.4　容器操作命令　33

2.2.5　容器的生命周期　34

任務實現　35

任務2.2.1　創建並同時啟動容器　35

任務2.2.2　掌握容器的其他常用操作　37

任務2.3　Docker註冊中心的使用　40

任務說明　40

知識引入　41

2.3.1　註冊中心　41

2.3.2　倉庫　41

任務實現　42

任務2.3.1　配置鏡像加速器　42

任務2.3.2　使用阿裡雲容器鏡像服務ACR　43

任務2.3.3　自建註冊中心　47

任務2.4　構建鏡像　49

任務說明　49

知識引入　50

2.4.1　基於容器生成鏡像　50

2.4.2　Dockerfile格式　50

2.4.3　Dockerfile常用指令　51

2.4.4　區分RUN、CMD和ENTRYPOINT指令　56

2.4.5　鏡像構建工具　58

任務實現　59

任務2.4.1　基於Dockerfile構建鏡像　59

任務2.4.2　測試構建緩存　61

項目實訓　62

項目實訓1　Ubuntu鏡像操作　62

項目實訓2　Apache Web容器操作　62

項目實訓3　使用自建註冊中心　63

項目實訓4　構建在Ubuntu系統上運行的nginx鏡像　63

項目總結　63

項目3　Docker網絡與存儲配置　65

任務3.1　Docker網絡配置與管理　65

任務說明　65

知識引入　66

3.1.1　Docker網絡概述　66

3.1.2　容器的網絡模式　67

3.1.3　容器之間的通信　70

3.1.4　容器與外部網絡之間的通信　70

3.1.5　容器的網絡配置語法　71

3.1.6　Docker網絡管理語法　73

任務實現　73

任務3.1.1　將容器連接到默認橋接網絡　73

任務3.1.2　創建用戶自定義橋接網絡並連接容器　76

任務3.1.3　設置埠映射以允許外部網絡訪問容器　81

任務3.2　Docker存儲配置與管理　82

任務說明　82

知識引入　82

3.2.1　容器本地存儲與Docker存儲驅動　82

3.2.2　容器與數據存儲持久化　83

3.2.3　掛載類型及其選擇　84

3.2.4　Docker的捲管理命令　86

3.2.5　容器的文件系統掛載語法　86

任務實現　87

任務3.2.1　容器使用捲　87

任務3.2.2　容器使用綁定掛載　92

項目實訓　95

項目實訓1　創建和使用用戶自定義橋接網絡　95

項目實訓2　使用捲　96

項目實訓3　使用綁定掛載　96

項目實訓4　測試容器填充捲　96

項目總結　96

項目4　Docker容器與守護進程運維　97

任務4.1　Docker容器配置進階　97

任務說明　97

知識引入　98

4.1.1　容器的資源限制　98

4.1.2　容器的自動重啟　101

4.1.3　在容器中運行多個服務　102

4.1.4　容器健康檢查機制　102

4.1.5　運行時選項覆蓋Dockerfile指令　103

任務實現　105

任務4.1.1　配置容器的自動重啟策略　105

任務4.1.2　在容器中使用supervisord管理PHP和Nginx服務　107

任務4.1.3　測試容器健康檢查功能　108

任務4.2　容器監控與日誌管理　109

任務說明　109

知識引入　109

4.2.1　容器監控工具　109

4.2.2　容器日誌工具　110

4.2.3　日誌驅動　111

任務實現　112

任務4.2.1　熟悉Docker監控命令的使用　112

任務4.2.2　使用cAdvisor監控容器　113

任務4.2.3　將容器的日誌記錄到Linux日誌系統　116

任務4.2.4　使用Logspout收集所有容器的日誌　117

任務4.3　配置和管理Docker守護進程　119

任務說明　119

知識引入　119

4.3.1　Docker守護進程的啟動　119

4.3.2　Docker守護進程的配置　120

4.3.3　Docker的實時恢復功能　122

任務實現　123

任務4.3.1　從Docker守護進程獲取實時事件　123

任務4.3.2　查看Docker守護進程日誌　123

任務4.3.3　測試Docker的實時恢復功能　124

任務4.3.4　開啟Docker守護進程的遠程訪問　125

任務4.4　管理Docker對象　126

任務說明　126

知識引入　126

任務實現　126

任務4.4.1　使用Docker對象的標記　126

任務4.4.2　刪除未使用的Docker對象　127

項目實訓　127

項目實訓1　容器的高級配置　127

項目實訓2　實施容器監控　128

項目實訓3　管理容器日誌　128

項目實訓4　配置和管理Docker守護進程　128

項目總結　128

項目5　定義和運行多容器應用程序　129

任務5.1　Compose入門　129

任務說明　129

知識引入　130

5.1.1　為什麽要使用Compose　130

5.1.2　Compose的工作機制　130

5.1.3　Compose的特點　132

5.1.4　Compose的應用場景　133

5.1.5　Compose的版本演變　133

5.1.6　使用Compose的基本步驟　134

任務實現　134

使用Compose部署WordPress　134

任務5.2　編寫Compose文件　138

任務說明　138

知識引入　138

5.2.1　Compose文件結構　138

5.2.2　服務定義　139

5.2.3　網絡定義　144

5.2.4　捲定義　145

任務實現　146

任務5.2.1　編寫定義單個服務的Compose文件　146

任務5.2.2　編寫定義多個服務的Compose文件　147

任務5.3　使用Compose部署和管理應用程序　151

任務說明　151

知識引入　151

5.3.1　Compose命令行語法格式　151

5.3.2　Compose的常用命令　152

5.3.3　Compose的環境變量　154

5.3.4　組合使用多個Compose文件　155

任務實現　157

任務5.3.1　從源代碼開始構建、部署和管理應用程序　157

任務5.3.2　更改Compose應用程序以適應不同環境　161

項目實訓　163

項目實訓1　使用Compose部署Web負載均衡應用程序　163

項目實訓2　從源代碼開始構建、部署和管理應用程序　164

項目總結　164

項目6　應用程序容器化　165

任務6.1　構建應用程序鏡像　165

任務說明　165

知識引入　166

6.1.1　編寫Dockerfile應遵循的準則和建議　166

6.1.2　創建自己的基礎鏡像　168

6.1.3　確定應用程序鏡像包含的內容　168

6.1.4　應用程序鏡像的構建和管理　169

任務實現　169

任務6.1.1　基於scratch構建簡單的鏡像　169

任務6.1.2　製作基於VNC的Firefox鏡像　171

任務6.1.3　多階段構建鏡像　172

任務6.2　對應用程序進行容器化　173

任務說明　173

知識引入　174

6.2.1　應用程序容器化的基本步驟　174

6.2.2　部署容器化應用程序的方式　174

6.2.3　容器化過程中的應用程序代碼處理　174

6.2.4　容器化應用程序的鏡像大小優化　175

6.2.5　容器化應用程序的數據持久化　175

任務實現　176

容器化Node.js應用程序　176

任務6.3　Java應用程序容器化　179

任務說明　179

知識引入　179

6.3.1　Java的特點　179

6.3.2　Java的Web應用程序開發技術　180

6.3.3　Java應用程序服務器　180

6.3.4　Maven工具與Docker Maven插件　181

6.3.5　Spring Boot應用程序　181

任務實現　182

任務6.3.1　容器化簡單的Java應用程序　182

任務6.3.2　容器化Tomcat應用程序　184

任務6.3.3　容器化Spring Boot應用程序　186

任務6.4　Python應用程序容器化　190

任務說明　190

知識引入　190

6.4.1　Python應用程序　190

6.4.2　Python Web框架及其部署技術　191

6.4.3　Python官方鏡像的基本使用　192

任務實現　193

任務6.4.1　容器化Flask應用程序　193

任務6.4.2　容器化Django應用程序　197

項目實訓　202

項目實訓1　容器化Spring Boot應用程序　202

項目實訓2　使用Compose部署LAMP平臺　202

項目實訓3　使用Compose部署Django應用程序　203

項目總結　203

項目7　自動化構建與持續集成　204

任務7.1　實現Docker鏡像的自動化構建　204

任務說明　204

知識引入　205

7.1.1　代碼管理與代碼分支　205

7.1.2　CI/CD的概念　205

7.1.3　鏡像的自動化構建　206

7.1.4　GitLab與GitLab Runner　207

任務實現　209

任務7.1.1　部署GitLab服務器　209

任務7.1.2　基於GitLab實現鏡像的自動化構建　213

任務7.2　基於Docker實現CI/CD　219

任務說明　219

知識引入　219

7.2.1　Docker與CI/CD的結合　219

7.2.2　CI/CD實施工具　220

7.2.3　CI/CD平臺的組建方案　221

7.2.4　Jenkins的項目類型　222

7.2.5　Jenkins的流水線代碼語法　222

任務實現　223

任務7.2.1　部署Jenkins服務器　223

任務7.2.2　使用Jenkins的流水線項目實施CI/CD　227

任務7.2.3　通過配置GitLab自動觸發項目自動化構建和部署　233

項目實訓　236

項目實訓1　搭建GitLab平臺實現鏡像自動化構建　236

項目實訓2　結合Docker和Jenkins實現CI/CD　237

項目總結　237

項目8　Kubernetes部署容器化應用程序　238

任務8.1　部署Kubernetes集群　238

任務說明　238

知識引入　239

8.1.1　容器編排解決方案　239

8.1.2　Kubernetes集群的組成　240

8.1.3　Kubernetes集群的部署工具　241

8.1.4　Kubernetes的對象和資源　242

8.1.5　使用YAML文件描述應用程序　243

8.1.6　Kubernetes對象管理方法　244

任務實現　244

任務8.1.1　基於kind部署Kubernetes集群　244

任務8.1.2　在Kubernetes集群中運行並發布應用程序　248

任務8.2　在Kubernetes集群中部署開發的應用程序　250

任務說明　250

知識引入　251

8.2.1　將開發的應用程序部署到Kubernetes集群的基本流程　251

8.2.2　Jenkins的Maven項目CI/CD流程　251

任務實現　252

任務8.2.1　在Kubernetes集群中手動部署開發的應用程序　252

任務8.2.2　基於CI/CD平臺將應用程序自動部署到Kubernetes集群　256

項目實訓　261

項目實訓1　手動將Python應用程序部署到Kubernetes　261

項目實訓2　自動觸發Maven項目構建並部署到Kubernetes　261

項目總結　262