Docker进阶与实战

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内容简介

本书基于Docker1.8版本，由浅入深地将Docker技术及周边生态呈现给广大读者。第1、2章是容器技术的概述；第3～7章分别介绍镜像、仓库、网络、卷管理等容器核心概念；第7、8章介绍Docker接口和安全；第9、10章是Docker的标准实现，帮助读者创建自己的镜像并理解背后的原理。第11、12章介绍Docker的集群管理及生态圈，帮助读者了解整个生态链。第13、14章是Docker测试及社区开发，帮助读者熟悉Docker社区的运作方式。

目 录

ontents　目　　录

序

前　言

第1章　Docker简介 1

1.1　引言 1

1.1.1　Docker的历史和发展 1

1.1.2　Docker的架构介绍 2

1.2　功能和组件 3

1.2.1　Docker客户端 3

1.2.2　Docker daemon 3

1.2.3　Docker容器 3

1.2.4　Docker镜像 4

1.2.5　Registry 4

1.3　安装和使用 5

1.3.1　Docker的安装 5

1.3.2　Docker的使用 6

1.4　概念澄清 8

1.4.1　Docker在LXC基础上做了什么工作 8

1.4.2　Docker容器和虚拟机之间有什么不同 9

1.5　本章小结 10

第2章　关于容器技术 11

2.1　容器技术的前世今生 11

2.1.1　关于容器技术 11

2.1.2　容器技术的历史 12

2.2　一分钟理解容器 14

2.2.1　容器的组成 14

2.2.2　容器的创建原理 15

2.3　Cgroup介绍 16

2.3.1　Cgroup是什么 16

2.3.2　Cgroup的接口和使用 17

2.3.3　Cgroup子系统介绍 18

2.4　Namespace介绍 20

2.4.1　Namespace是什么 20

2.4.2　Namespace的接口和使用 21

2.4.3　各个Namespace介绍 22

2.5　容器造就Docker 26

2.6　本章小结 27

第3章　理解Docker镜像 28

3.1　Docker image概念介绍 28

3.2　使用Docker image 29

3.2.1　列出本机的镜像 29

3.2.2　Build：创建一个镜像 31

3.2.3　Ship：传输一个镜像 32

3.2.4　Run：以image为模板启动一个容器 32

3.3　Docker image的组织结构 33

3.3.1　数据的内容 33

3.3.2　数据的组织 35

3.4　Docker image扩展知识 37

3.4.1　联合挂载 37

3.4.2　写时复制 37

3.4.3　Git式管理 40

3.5　本章小结 40

第4章　仓库进阶 41

4.1　什么是仓库 41

4.1.1　仓库的组成 41

4.1.2　仓库镜像 42

4.2　再看Docker Hub 43

4.2.1　Docker Hub的优点 43

4.2.2　网页分布 44

4.2.3　账户管理系统 46

4.3　仓库服务 49

4.3.1　Registry功能和架构 49

4.3.2　Registry API 50

4.3.3　Registry API传输过程分析 53

4.3.4　鉴权机制 57

4.4　部署私有仓库 61

4.4.1　运行私有服务 61

4.4.2　构建反向代理 61

4.5　Index及仓库高级功能 64

4.5.1　Index的作用和组成 64

4.5.2　控制单元 65

4.5.3　鉴权模块 66

4.5.4　数据库 67

4.5.5　高级功能 68

4.5.6　Index客户端界面 69

4.6　本章小结 69

第5章　Docker网络 71

5.1　Docker网络现状 71

5.2　基本网络配置 73

5.2.1　Docker网络初探 73

5.2.2　Docker网络相关参数 80

5.3　高级网络配置 85

5.3.1　容器跨主机多子网方案 85

5.3.2　容器跨主机多子网配置方法 86

5.4　网络解决方案进阶 90

5.4.1　Weave 90

5.4.2　Flannel 91

5.4.3　SocketPlane 94

5.5　本章小结 98

第6章　容器卷管理 99

6.1　Docker卷管理基础 99

6.1.1　增加新数据卷 99

6.1.2　将主机目录挂载为数据卷 100

6.1.3　创建数据卷容器 100

6.1.4　数据卷的备份、转储和迁移 101

6.1.5　Docker卷管理的问题 101

6.2　使用卷插件 102

6.2.1　卷插件简介 102

6.2.2　卷插件的使用 102

6.3　卷插件剖析 103

6.3.1　卷插件工作原理 104

6.3.2　卷插件API接口 105

6.3.3　插件发现机制 105

6.4　已有的卷插件 106

6.5　本章小结 107

第7章　Docker API 108

7.1　关于 Docker API 108

7.1.1　REST 简介 108

7.1.2　Docker API 初探 109

7.1.3　Docker API 种类 110

7.2　RESTful API应用示例 110

7.2.1　前期准备 111

7.2.2　Docker API的基本示例 116

7.3　API的高级应用 123

7.3.1　场景概述 123

7.3.2　场景实现 124

7.4　本章小结 131

第8章　Docker安全 132

8.1　深入理解Docker的安全 132

8.1.1　Docker的安全性 132

8.1.2　Docker容器的安全性 132

8.2　安全策略 133

8.2.1　Cgroup 133

8.2.2　ulimit 135

8.2.3　容器组网 135

8.2.4　容器 全虚拟化 136

8.2.5　镜像签名 136

8.2.6　日志审计 136

8.2.7　监控 137

8.2.8　文件系统级防护 137

8.2.9　capability 137

8.2.10　SELinux 138

8.2.11　AppArmor 142

8.2.12　Seccomp 144

8.2.13　grsecurity 145

8.2.14　几个与Docker安全相关的项目 146

8.3　安全加固 146

8.3.1　主机逃逸 147

8.3.2　安全加固之capability 150

8.3.3　安全加固之SELinux 151

8.3.4　安全加固之AppArmor 152

8.4　Docker安全遗留问题 153

8.4.1　User Namespace 153

8.4.2　非root运行Docker daemon 153

8.4.3　Docker热升级 153

8.4.4　磁盘限额 154

8.4.5　网络I/O 154

8.5　本章小结 154

第9章　Libcontainer简介 155

9.1　引擎的引擎 155

9.1.1　关于容器的引擎 155

9.1.2　对引擎的理解 156

9.2　Libcontainer的技术原理 157

9.2.1　为容器创建新的命名空间 158

9.2.2　为容器创建新的Cgroup 159

9.2.3　创建一个新的容器 160

9.2.4　Libcontainer的功能 164

9.3　关于runC 166

9.3.1　runC和Libcontainer的关系 166

9.3.2　runC的工作原理 167

9.3.3　runC的未来 168

9.4　本章小结 169

第10章　Docker实战 170

10.1　Dockerfile简介 170

10.1.1　一个简单的例子 171

10.1.2　Dockerfile指令 171

10.1.3　再谈Docker镜像制作 173

10.2　基于Docker的Web应用和发布 174

10.2.1　选择基础镜像 174

10.2.2　制作HTTPS服务器镜像 175

10.2.3　将Web源码导入Tomcat镜像中 178

10.2.4　部署与验证 179

10.3　为Web站点添加后台服务 180

10.3.1　代码组织结构 180

10.3.2　组件镜像制作过程 183

10.3.3　整体部署服务 183

10.4　本章小结 184

第11章　Docker集群管理 185

11.1　Compose 185

11.1.1　Compose概述 185

11.1.2　Compose配置简介 186

11.2　Machine 187

11.2.1　Machine概述 187

11.2.2　Machine的基本概念及运行流程 188

11.3　Swarm 188

11.3.1　Swarm概述 188

11.3.2　Swarm内部架构 189

11. 4　Docker在OpenStack上的集群实战 190

11.5　本章小结 196

第12章　Docker生态圈 197

12.1　Docker生态圈介绍 197

12.2　重点项目介绍 198

12.2.1　编排 198

12.2.2　容器操作系统 203

12.2.3　PaaS平台 206

12.3　生态圈的未来发展 208

12.3.1　Docker公司的发展和完善方向 208

12.3.2　OCI组织 209

12.3.3　生态圈格局的分化和发展 210

12.4　本章小章 211

第13章　Docker测试 212

13.1　Docker自身测试 212

13.1.1　Docker自身的测试框架 212

13.1.2　运行Docker测试 213

13.1.3　在容器中手动运行测试用例 215

13.1.4　运行集成测试中单个或多个测试用例 215

13.1.5　Docker测试用例集介绍 216

13.1.6　Docker测试需要改进的方面 217

13.1.7　构建和测试文档 217

13.1.8　其他Docker测试套 218

13.2　Docker技术在测试中的应用 220

13.2.1　Docker对测试的革命性影响 221

13.2.2　Docker技术适用范围 222

13.2.3　Jenkins Docker自动化环境配置 223

13.3　本章小结 229

第14章　参与Docker开发 230

14.1　改进Docker 230

14.1.1　报告问题 230

14.1.2　提交补丁 231

14.2　编译自己的Docker 235

14.2.1　使用make工具编译 235

14.2.2　手动启动容器编译 235

14.2.3　编译动态链接的可执行文件 237

14.2.4　跑测试用例及小结 237

14.3　开源的沟通和交流 238

14.3.1　Docker沟通和交流的途径 238

14.3.2　开源沟通和交流的建议 238

14.4　Docker项目的组织架构 239

14.4.1　管理模型 239

14.4.2　组织架构 240

14.5　本章小章 242

附录A　FAQ 243

附录B　常用Dockerfile 247

附录C　Docker信息获取渠道 250

前 言

Preface　前　　言为什么要写这本书在计算机技术日新月异的今天，Docker也算是其中异常璀璨的一员了。它的生态圈涉及内核、操作系统、虚拟化、云计算、DevOps等热门领域，受众群体也在不断扩大。

Docker在国内的发展如火如荼，短短一两年时间里就陆续出现了一批关于Docker的创业公司。华为公司作为国内开源领域的领导者，对Docker也有很大的投入，我们认为有必要把自己的知识积累和实践经验总结出来分享给广大开发者。除了吸引更多的人投入到Docker的生态建设以外，我们也希望通过本书帮助更多的读者更好、更快地掌握Docker关键技术。

关于本书目前市场已经有一些不错的Docker入门图书，但多侧重于入门和具体的应用，本书会介绍一些Docker关键技术原理和高级使用技巧，适合有一定基础的读者。另外，本书会对Docker涉及的各个模块、关系和原理进行系统梳理，帮助读者对Docker加深认识，更好地应用Docker部署生产环境，**程度安全有效地发挥Docker的价值。

本书不仅适合一般的Docker用户，也适合Docker生态圈中的开发者，希望它可以成为一本Docker进阶的图书，帮助读者快速提升。

本书是由华为整个Docker团队合作完成的，笔者包括（排名不分先后）：邓广兴、胡科平、胡欣蔚、黄强、雷继棠、李泽帆、凌发科、刘华、孙远、谢可杨、杨书奎、张伟、张文涛、邹钰。

本书的内容本书的定位是有一定Docker基础的读者，所以在基本的概念和使用上，我们不会花过多的篇幅讲解，而是给出相应有价值的链接，作为读者的延伸阅读。

在内容上，除了对Docker进行系统的梳理外，同时还会对Docker背后的核心技术（即容器技术）及其历史进行介绍，进一步帮助读者更好地理解Docker。

章节划分则以功能模块为粒度，对每一个重要的模块进行了深入分析和讲解，同时也为热门领域单独开辟了章节。在每一章的*后都会讲解一些高级用法、使用技巧或实际应用中遇到的问题。虽然各章节的内容相对独立，但也会有一些穿插的介绍和补充，以帮助读者融会贯通，系统深入地理解Docker的每一个细节。

另外，本书的笔者都是一线的开发者和Docker社区活跃的贡献者，因此书中还专门准备了一个章节来介绍参与Docker开发的流程和经验。同时，伴随Docker的发展，Docker生态圈也在不断扩大并吸引了越来越多的人的关注。Docker集群管理和生态圈的介绍也将作为本书重点章节详细讲解。此外，Docker测试也是比较有特色的内容，分享了笔者在测试方面的经验。*后，附录中所包含的常用的Docker相关信息，可供读者需要时查询。

本书的内容和代码都是基于Docker 1.8版本的。在代码示例中，使用“#”开头的命令表示以root用户执行，以“$”开头的命令表示以普通用户执行。

勘误和支持由于笔者水平有限，编写的时间也很仓促，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。读者可以把书中发现的问题或建议发送到邮箱docker@huawei.com，我们会尽快回复大家的疑问，并把收集的信息整理修正。

致谢本书是由整个Docker团队协作完成的，由于繁忙的工作书稿撰写几度中止。感谢我们的项目经理裴斐月女士，正是她的整体协调和督促，以及与出版社的大量沟通，才促成了本书的出版。感谢李泽帆，他不仅参与了本书的写作，而且承担了全书的审读工作，给出了大量有价值的建议。还要感谢Stephen Li、陈佳波、杨开封、胡欣蔚和张殿芳，以及其他华为公司主管对我们写书的大力支持，感谢机械工业出版社的编辑耐心专业的指导和审核。*后，感谢我们每一位家人的支持陪伴，我们的工作因为有了家人的支持和期待才变得更有意义。

华为Docker实践小组2015年11月