Docker和容器技术是当下*火的IT技术，无论是互联网还是传统企业都在研究和实践如何用容器构建自己的 IT 基础设施。学习《每天5分钟玩转Docker容器技术》能够让读者少走弯路，系统地学习、掌握和实践 Docker 和容器技术。
　　《每天5分钟玩转Docker容器技术》共分为三部分。第一部分介绍容器技术生态环境。第二部分是容器核心知识，包括架构、镜像、容器、网络和存储。第三部分是容器进阶知识，包括多主机管理、跨主机网络方案、监控、日志管理和数据管理。读者在学习的过程中，可以跟着教程进行操作，在实践中掌握 Docker 容器技术的核心技能。在之后的工作中，可以将本教程作为参考书，按需查找相关知识点。
　　《每天5分钟玩转Docker容器技术》主要面向微服务软件开发人员，以及 IT 实施和运维工程师等相关人员，也适合高等院校和培训学校相关专业的师生教学参考。
　　
　　

作者简介

CloudMan，十多年 IT 从业经验，就职于国际知名 IT 企业，从事 IT 基础设施实施服务，项目涉及服务器、存储、网络、虚拟化、云技术等各个方面。CloudMan 对新技术长期保持浓厚的兴趣和学习热情，十几年来一直专注 IT 技术领域的钻研与实践。

精彩书评

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目录
第一篇启程
第1章鸟瞰容器生态系统 3
1.1 容器生态系统 3
1.2 本教程覆盖的知识范围 10
1.3 准备实验环境 10
1.3.1 环境选择 10
1.3.2 安装 Docker 10
1.4 运行第一个容器 11
1.5 小结 12
第二篇容器技术
第2章容器核心知识概述 15
2.1 What —— 什么是容器 15
2.2 Why —— 为什么需要容器 16
2.2.1 容器解决的问题 16
2.2.2 Docker 的特性 20
2.2.3 容器的优势 20
2.3 How —— 容器是如何工作的 21
2.4 小结 24
第3章 Docker 镜像 26
3.1 镜像的内部结构 26
3.1.1 hello-world —— 最小的镜像 26
3.1.2 base 镜像 27
3.1.3 镜像的分层结构 30
3.2 构建镜像 32
3.2.1 docker commit 32
3.2.2 Dockerfile 34
3.3 RUN vs CMD vs ENTRYPOINT 42
3.3.1 Shell 和 Exec 格式 42
3.3.2 RUN 44
3.3.3 CMD 44
3.3.4 ENTRYPOINT 45
3.3.5 最佳实践 46
3.4 分发镜像 46
3.4.1 为镜像命名 46
3.4.2 使用公共 Registry 49
3.4.3 搭建本地 Registry 51
3.5 小结 52
第4章 Docker 容器 55
4.1 运行容器 55
4.1.1 让容器长期运行 56
4.1.2 两种进入容器的方法 57
4.1.3 运行容器的最佳实践 59
4.1.4 容器运行小结 59
4.2 stop/start/restart 容器 60
4.3 pause / unpause 容器 61
4.4 删除容器 61
4.5 State Machine 62
4.6 资源限制 65
4.6.1 内存限额 65
4.6.2 CPU 限额 66
4.6.3 Block IO 带宽限额 68
4.7 实现容器的底层技术 69
4.7.1 cgroup 70
4.7.2 namespace 70
4.8 小结 72
第5章 Docker 网络 74
5.1 none 网络 74
5.2 host 网络 75
5.3 bridge 网络 76
5.4 user-defined 网络 78
5.5 容器间通信 84
5.5.1 IP通信 84
5.5.2 Docker DNS Server 85
5.5.3 joined 容器 85
5.6 将容器与外部世界连接 87
5.6.1 容器访问外部世界 87
5.6.2 外部世界访问容器 90
5.7 小结 91
第6章 Docker 存储 92
6.1 storage driver 92
6.2 Data Volume 94
6.2.1 bind mount 94
6.2.2 docker managed volume 96
6.3 数据共享 99
6.3.1 容器与 host 共享数据 99
6.3.2 容器之间共享数据 99
6.4 volume container 100
6.5 data-packed volume container 102
6.6 Data Volume 生命周期管理 103
6.6.1 备份 104
6.6.2 恢复 104
6.6.3 迁移 104
6.6.4 销毁 104
6.7 小结 105
第三篇容器进阶知识
第7章多主机管理 109
7.1 实验环境描述 110
7.2 安装 Docker Machine 111
7.3 创建 Machine 112
7.4 管理Machine 114
第8章容器网络 117
8.1 libnetwork & CNM 117
8.2 overlay 119
8.2.1 实验环境描述 120
8.2.2 创建overlay网络 121
8.2.3 在overlay中运行容器 122
8.2.4 overlay 网络连通性 124
8.2.5 overlay 网络隔离 126
8.2.6 overlay IPAM 127
8.3 macvlan 127
8.3.1 准备实验环境 127
8.3.2 创建 macvlan 网络 128
8.3.3 macvlan 网络结构分析 130
8.3.4 用 sub-interface 实现多 macvlan 网络 131
8.3.5 macvlan 网络间的隔离和连通 132
8.4 flannel 136
8.4.1 实验环境描述 137
8.4.2 安装配置 etcd 137
8.4.3 build flannel 138
8.4.4 将 flannel 网络的配置信息保存到 etcd 139
8.4.5 启动 flannel 139
8.4.6 配置 Docker 连接 flannel 141
8.4.7 将容器连接到 flannel 网络 143
8.4.8 flannel 网络连通性 144
8.4.9 flannel 网络隔离 146
8.4.10 flannel 与外网连通性 146
8.4.11 host-gw backend 146
8.5 weave 148
8.5.1 实验环境描述 148
8.5.2 安装部署 weave 149
8.5.3 在host1中启动weave 149
8.5.4 在 host1 中启动容器 150
8.5.5 在host2中启动weave并运行容器 153
8.5.6 weave 网络连通性 154
8.5.7 weave 网络隔离 155
8.5.8 weave 与外网的连通性 156
8.5.9 IPAM 158
8.6 calico 158
8.6.1 实验环境描述 159
8.6.2 启动 etcd 159
8.6.3 部署 calico 160
8.6.4 创建calico网络 161
8.6.5 在 calico 中运行容器 161
8.6.6 calico 默认连通性 164
8.6.7 calico policy 167
8.6.8 calico IPAM 169
8.7 比较各种网络方案 170
8.7.1 网络模型 171
8.7.2 Distributed Store 171
8.7.3 IPAM 171
8.7.4 连通与隔离 172
8.7.5 性能 172
第9章容器监控 173
9.1 Docker自带的监控子命令 173
9.1.1 ps 173
9.1.2 top 174
9.1.3 stats 175
9.2 sysdig 175
9.3 Weave Scope 179
9.3.1 安装 179
9.3.2 容器监控 181
9.3.3 监控 host 184
9.3.4 多主机监控 186
9.4 cAdvisor 189
9.4.1 监控 Docker Host 189
9.4.2 监控容器 191
9.5 Prometheus 194
9.5.1 架构 194
9.5.2 多维数据模型 195
9.5.3 实践 196
9.6 比较不同的监控工具 204
9.7 几点建议 205
第10章日志管理 207
10.1 Docker logs 207
10.2 Docker logging driver 209
10.3 ELK 211
10.3.1 日志处理流程 211
10.3.2 安装 ELK 套件 212
10.3.3 Filebeat 214
10.3.4 管理日志 216
10.4 Fluentd 220
10.4.1 安装 Fluentd 221
10.4.2 重新配置 Filebeat 221
10.4.3 监控容器日志 221
10.5 Graylog 222
10.5.1 Graylog 架构 222
10.5.2 部署 Graylog 223
10.5.3 配置 Graylog 225
10.5.4 监控容器日志 227
10.6 小结 229
第11章数据管理 230
11.1 从一个例子开始 230
11.2 实践 Rex-Ray driver 232
11.2.1 安装 Rex-Ray 232
11.2.2 配置 VirtualBox 234
11.2.3 创建Rex-Ray volume 236
11.2.4 使用 Rex-Ray volume 237
写在最后 243

精彩书摘

第一篇启程

对于像容器这类平台级别的技术，通常涉及的知识范围会很广，相关的软件，解决方案也会很多，初学者往往容易迷失。
那怎么办呢？
我们可以从生活经验中寻找答案。
当我们去陌生城市旅游想了解一下这个城市，一般我们会怎么做？
我想大部分人应该会打开手机看一下这个城市的地图：
（1）城市大概的位置和地理形状是什么？
（2）都由哪几个区或县组成？
（3）主要的交通干道是哪几条？
同样的道理，学习容器技术我们可以先从天上鸟瞰一下：
（1）容器生态系统包含哪些不同层次的技术？
（2）不同技术之间是什么关系？
（3）哪些是核心技术？哪些是辅助技术？
首先得对容器技术有个整体认识，之后我们的学习才能够有的放矢，才能够分清轻重缓急，做到心中有数，这样就不容易迷失了。
接下来我会根据自己的经验帮大家规划一条学习路线，一起探索容器生态系统。
学习新技术得到及时反馈是非常重要的，所以我们马上会搭建实验环境，并运行第一个容器，感受什么是容器。
千里之行始于足下，让我们从了解生态系统开始吧。

第 1 章
? 鸟瞰容器生态系统 ?

1.1 容器生态系统
一谈到容器，大家都会想到 Docker。
Docker 现在几乎是容器的代名词。确实，是 Docker 将容器技术发扬光大。同时，大家也需要知道围绕 Docker 还有一个生态系统。Docker 是这个生态系统的基石，但完善的生态系统才是保障 Docker 以及容器技术能够真正健康发展的决定因素。
大致来看，容器生态系统包含核心技术、平台技术和支持技术，如图1-1所示。下面分别介绍。

图1-1
1. 容器核心技术
容器核心技术是指能够让 Container 在 host 上运行起来的那些技术，如图1-2所示。

图1-2
从上图可以看出，这些技术包括容器规范、容器 runtime、容器管理工具、容器定义工具、Registry 以及容器 OS，下面分别介绍。
（1）容器规范
容器不光是 Docker，还有其他容器，比如 CoreOS 的 rkt。为了保证容器生态的健康发展，保证不同容器之间能够兼容，包含 Docker、CoreOS、Google在内的若干公司共同成立了一个叫 Open Container Initiative（OCI）的组织，其目的是制定开放的容器规范。
目前 OCI 发布了两个规范：runtime spec 和 image format spec。
有了这两个规范，不同组织和厂商开发的容器能够在不同的 runtime 上运行。这样就保证了容器的可移植性和互操作性，如图1-3所示。

图1-3
（2）容器 runtime
runtime 是容器真正运行的地方。runtime 需要跟操作系统 kernel 紧密协作，为容器提供运行环境。
如果大家用过 Java，可以这样来理解 runtime 与容器的关系：
Java 程序就好比是容器，JVM 则好比是 runtime，JVM为Java程序提供运行环境。同样的道理，容器只有在 runtime 中才能运行。
lxc、runc 和 rkt 是目前主流的三种容器 runtime，如图1-4所示。

图1-4
lxc 是 Linux 上老牌的容器 runtime。Docker 最初也是用 lxc 作为 runtime。
runc 是 Docker 自己开发的容器 runtime，符合 oci 规范，也是现在 Docker 的默认 runtime。
rkt 是 CoreOS 开发的容器 runtime，符合 OCI 规范，因而能够运行 Docker 的容器。
（3）容器管理工具
光有runtime还不够，用户得有工具来管理容器。容器管理工具对内与 runtime 交互，对外为用户提供interface，比如CLI。这就好比除了JVM，还得提供Java命令让用户能够启停应用。容器管理工具如图1-5所示。

前言/序言

前言
写在最前面
《每天5分钟玩转Docker容器技术》是一个有关容器技术的教程，有下面两个特点：
1. 系统讲解当前最流行的容器技术
从容器的整个生态环境到各种具体的技术，从整体到细节逐一讨论。
2. 重实践并兼顾理论
从实际操作的角度带领大家学习容器技术。
为什么要写这个
简单回答是：容器技术非常热门，但门槛高。
容器技术是继大数据和云计算之后又一炙手可热的技术，而且未来相当一段时间内都会非常流行。
对 IT 行业来说，这是一项非常有价值的技术。而对 IT 从业者来说，掌握容器技术是市场的需要，也是提升自我价值的重要途径。
拿我自己的工作经历来说，毕业后的头几年是做 J2EE 应用开发。后来到一家大型IT公司，公司的产品从中间件到操作系统、从服务器到存储、从虚拟化到云计算都有涉及。
我所在的部门是专门做 IT 基础设施实施服务的，最开始是做传统的 IT 项目，包括服务器配置，双机 HA 等。随着虚拟化技术成熟，工作上也开始涉及各种虚拟化技术的规划和实施，包括 VMWare、KVM、PowerVM等。后来云计算兴起，在公司业务和个人兴趣的驱动下，开始学习和实践 OpenStack，在这个过程中写了《每天5分钟玩转OpenStack》教程并得到大家的认可。
现在以 Docker 为代表的容器技术来了，而且关注度越来越高，这一点可以从 Google Trend 中 Docker 的搜索上升趋势中清楚看到，如下图所示（图中曲线上扬最高的为Docker）。

每一轮新技术的兴起，无论对公司还是个人既是机会也是挑战。
我个人的看法是：如果某项新技术未来将成为主流，就应该及早尽快掌握。因为：
1. 新技术意味着新的市场和新的需求
初期掌握这种技术的人不会很多，而市场需求会越来越大，因而会形成供不应求的卖方市场，物以稀为贵，这对技术人员将是一个难得的价值提升机会。
2. 学习新技术需要时间和精力，早起步早成材
机会讲过了，咱们再来看看挑战。
新技术往往意味着技术上的突破和创新，会有不少新的概念和方法，而且从大数据、云计算和容器技术来看，这些新技术都是平台级别，覆盖的技术范围非常广，包括计算、网络、存储、高可用、监控、安全等多个方面，要掌握这些新技术对 IT 老兵尚有不小困难，更别说新人了。
由于对技术一直保持着很高的热诚和执着，在掌握了 OpenStack 相关 IaaS 技术后，我便开始调研 PaaS 技术栈。正好这时 Docker 也越来越流行，自然而然便开始了容器相关技术的学习研究和实践。
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