圖解Docker & Kubernetes的知識與使用方法

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小笠原種高
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具体描述

  豐富的圖解+大量的練習,帶你徹底搞懂Docker怎麼用

  本書是針對年輕工程師、不熟悉後端技術者所編寫的Docker入門書籍,收錄許多的圖解、動手實作內容,即便是不熟悉Linux、缺乏伺服器建置經驗的讀者,也能夠輕鬆理解,學會Docker與Kubernets的使用方式。

  Docker的操作方式
  如何在Linux 主機、虛擬主機建置Docker
  如何同時使用多個容器
  如何註冊Docker Hub
  認識Docker Compose檔案的編寫格式
  Kubernetes的安裝與用法
深入探索容器化与云原生架构的基石:现代应用部署与管理实战 内容导读:构建高可用、可扩展的现代化基础设施 本书聚焦于容器技术生态中至关重要的两个核心支柱——Linux容器技术(以容器运行时、镜像构建及网络通信为核心)以及下一代云原生应用编排与管理平台的实际操作、底层原理剖析与高级应用实践。它旨在为读者构建一个从单机容器化到大规模集群部署的完整知识体系,尤其侧重于如何在实际生产环境中实现高效、稳定、自动化的应用交付流水线。 本书内容围绕以下几个关键领域展开,旨在帮助开发者、运维工程师和架构师掌握构建和维护现代云原生系统的核心技能: --- 第一部分:容器化基础与底层原理深度剖析 (Focus on Linux Container Primitives) 本部分将系统地解构容器技术背后的操作系统内核机制,阐明“容器”这一概念是如何在Linux之上实现的。我们将超越简单的`docker run`命令,深入探究容器隔离性的真正来源。 第一章:Linux内核特性与容器的诞生 命名空间 (Namespaces) 详解:深入分析PID、Mount、UTS、Network、IPC和User命名空间的具体作用和实现机制。通过源码级别的视角,理解进程如何被“沙盒化”。 控制组 (cgroups) 的资源限制与计量:详细介绍cgroups v1和v2版本在CPU、内存、I/O和网络带宽上的资源管理策略。实战演示如何通过cgroups精确控制应用的资源消耗,避免“吵闹的邻居”问题。 联合文件系统 (Union File Systems):全面解析OverlayFS、AUFS等技术,理解容器镜像的分层存储原理,以及写时复制(Copy-on-Write, CoW)如何实现高效的镜像拉取与磁盘空间优化。 容器运行时 (Container Runtimes) 架构:对比和分析不同运行时(如containerd, CRI-O)的工作流程、OCI规范及其在整个容器生态中的位置。 第二章:高效镜像的构建、安全与分发 Dockerfile的优化策略:不再停留在基础指令的使用,而是深入探讨多阶段构建(Multi-Stage Builds)在减少最终镜像体积、提升构建速度上的最佳实践。介绍如何利用BuildKit进行并行构建和缓存优化。 镜像安全扫描与签名:介绍如何集成Trivy、Clair等工具到CI/CD流程中,实现漏洞自动检测。探讨内容信任(Content Trust)机制,确保分发镜像的完整性。 容器注册表的高级配置:实战配置私有Harbor或Nexus注册表,包括身份验证(LDAP/OAuth2)、垃圾回收策略以及跨地域复制(Replication)的实现。 --- 第二部分:网络、存储与服务网格的实战架构 (Advanced Networking and Persistent Data) 容器化部署的挑战往往集中在网络连接和有状态数据的持久化上。本部分将提供解决这些复杂问题的专业方案。 第三章:容器网络模型与互联互通 CNI (Container Network Interface) 规范详解:剖析主流CNI插件(如Flannel, Calico, Cilium)的工作原理,重点分析它们如何利用Linux Bridge、VxLAN或eBPF技术实现Pod间的跨主机通信。 网络策略 (Network Policies):使用Calico等工具,定义细粒度的东西向流量控制规则。深入理解Kubernetes Service抽象与底层网络实现(kube-proxy的iptables/IPVS模式)。 Ingress控制器的高级路由:超越基础的基于名称的路由,实战Nginx Ingress Controller或Envoy/Traefik的高级配置,包括请求重写、认证集成和蓝绿部署的网络准备。 第四章:持久化存储与数据一致性 Persistent Volumes (PV) 与 Persistent Volume Claims (PVC):详细讲解存储的生命周期管理。 动态卷供应 (Dynamic Provisioning):实战配置CSI (Container Storage Interface) 驱动程序,对接云服务商(如AWS EBS, Azure Disk)或本地存储方案(如NFS, Ceph Rook)。 有状态应用的存储挑战:针对数据库等有状态服务,探讨StatefulSet的特性,以及如何确保在Pod重启或迁移时,数据卷的正确挂载和一致性。 --- 第三部分:云原生编排的核心实践 (Orchestration Mastery Beyond Basic Deployment) 本部分是关于如何管理、扩展和维护生产级容器集群的实战指南,侧重于配置管理、自动化运维和故障排查。 第五章:配置、服务发现与管理 ConfigMaps与Secrets的最佳实践:讨论如何安全地管理配置数据,以及如何利用外部Secret管理工具(如Vault Agent Injector)集成到Pod的启动流程中。 服务发现机制的深度解析:理解KubeDNS/CoreDNS的解析流程,并探索如何在集群外部署服务发现(如Consul)。 资源管理与调度:精细化配置Resource Requests和Limits,理解Scheduler的评分和过滤机制。掌握Taints & Tolerations, Node Affinity/Anti-Affinity在复杂拓扑中的应用。 第六章:工作负载的弹性与高可用性管理 高级控制器解析:深入研究Deployment、DaemonSet、Job/CronJob的使用场景。重点讲解如何使用Job的Completion Model和并行执行策略。 滚动更新与回滚策略:定制化Pod Disruption Budgets (PDBs) 以确保维护操作期间的服务可用性。 健康检查的精细调优:超越基础的Liveness/Readiness Probe,探讨Startup Probes在慢启动应用中的关键作用,以及如何设计更可靠的健康指标。 --- 第四部分:可观测性、自动化与运维哲学 (Observability and Production Readiness) 构建现代应用不仅要能跑起来,更要能被监控、可追溯、易于维护。本部分聚焦于生产环境的运营标准。 第七章:日志、指标与分布式追踪系统集成 集中式日志聚合架构:搭建基于Fluentd/Fluent Bit的日志收集管道,实现日志的结构化、清洗和输出到Elasticsearch/Loki。 指标采集与可视化:部署Prometheus与Alertmanager,设计有效的ServiceMonitor和Recording Rules。实践如何通过cAdvisor和Node Exporter获取集群级别的全景视图。 分布式追踪 (Tracing):介绍Jaeger或Zipkin在微服务架构中的作用,学习如何通过Instrumenting代码,追踪跨服务请求的延迟和瓶颈。 第八章:自动化运维与GitOps流程 Helm的深度应用:掌握Helm Charts的依赖管理、条件渲染和发布管理。学习如何编写可复用且健壮的Charts。 CI/CD集成与自动化部署:将容器构建、测试和部署流程集成到Jenkins/GitLab CI/GitHub Actions中,实现无缝交付。 GitOps的实践路径:引入ArgoCD或FluxCD,阐述如何通过Git作为唯一真实来源(SSOT),实现基础设施和应用状态的声明式管理,确保配置漂移的自动修复。 全书以大量的实战案例和终端命令截图为支撑,确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“如何做”。通过对这些核心组件的深入探索,读者将能够独立设计、部署并高效运维面向生产环境的下一代云原生应用。

著者信息

作者簡介

小笠原種高


  愛稱為喵羅陛下,從事科技寫手、插畫師。

  著手系統開發的同時,執筆有關資料庫、伺服器、資料管理的雜誌與書籍,習慣穿插大量圖示簡單解說內容。本身是位日式棉襖愛好家,最近喜歡黑豹、小銀綠鰭魚等動物。

  Twitter:@shigetaka256
  網站:www.mofukabur.com

图书目录

Chapter 1|何謂Docker?
Section 01 何謂Docker?
Section 02 伺服器與Docker

Chapter 2|Docker 的運作機制
Section 01 Docker 的運作機制
Section 02 Docker Hub、映像檔與容器
Section 03 Docker 容器的生命週期與資料儲存
Section 04 Docker 的優缺點

Chapter 3|使用Docker
Section 01 使用Docker
Section 02 安裝Docker
Section 03 Docker的操作方式與啟動命令提示字元/終端機

Chapter 4|使用Docker 建立容器
Section 01 啟動、停用Docker Engine
Section 02 容器的基本操作
Section 03 容器的建立、刪除、啟動與停用
Section 04 與容器通訊
Section 05 熟練建立容器
Section 06 刪除映像檔

Chapter 5|嘗試讓Docker 承載多個容器來運行
Section 01 WordPress 的建置與導入流程
Section 02 建立、啟動WordPress 容器與MySQL 容器
Section 03 熟練輸入指令碼
Section 04 練習建立Redmine 的容器與MariaDB 的容器

Chapter 6|學習容器的應用方式
Section 01 整理自己所需的技術
Section 02 容器與主機間的檔案複製
Section 03 卷宗掛載
Section 04 以容器建立映像檔
Section 05 改造容器
Section 06 註冊Docker Hub

Chapter 7|學習Docker Compose
Section 01 何謂Dcoker Compose?
Section 02 Docker Compose 的安裝與用法
Section 03 Docker Compose 檔案的編寫格式
Section 04 執行Docker Compose

Chapter 8|學習Kubernetes
Section 01 何謂Kubernetes?
Section 02 主要節點與工作節點
Section 03 Kubernetes 的構成與用語
Section 04 Kubernetes 的安裝與用法
Section 05 定義檔(清單檔案)的格式
Section 06 Kubernetes 的指令
Section 07 練習Kubernetes 的操作
Postscript 結語/今後的學習方針

图书序言

  • ISBN:9789864765508
  • 規格:平裝 / 336頁 / 17 x 23 x 1.98 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读



  本書是針對年輕工程師、不熟悉後端技術者的Docker入門書籍,收錄許多的圖解、動手實作內容,期望即便缺少Linux知識、伺服器建置經驗,也能夠輕鬆理解吸收。在學習新技術時,過多的背景知識會讓人逐漸失去耐心,所以,本書只會隨時補充最低限度的知識。幫助「雖然不是很瞭解,但想要嘗試Docker」的人也能夠輕鬆挑戰嘗試。

  有些人可能對「即便缺少伺服器的建置經驗」的敘述感到不對勁,Docker本來就常用於伺服器,缺乏伺服器的知識卻想要學習Docker,就好比不曉得ABC的讀法卻想要閱讀英文書籍。但是,說缺乏伺服器知識也沒關係是有原因的。

  其實,本書改編自筆者私人的非商業書籍《後天就能運用Docker的入門》。明明已經出版眾多商業書籍,為何還要著手非商業書籍呢?其契機是在某書店與年輕系統工程師的談話。某天,筆者在Docker分類書架前翻閱書籍時,突然被詢問:「請問您瞭解Docker嗎?」對方表示自己前來尋找Docker的參考書,但卻不曉得該選擇哪本才好。

  她本身是位系統工程師,由於不是伺服器工程師,所以對Docker不甚瞭解。於是,筆者為她稍微講解了Docker是什麼樣的技術之後,推薦了幾本適當程度的書籍。雖然不曉得有沒有幫助到她,但這讓我想起自己還是新手時,也不知如何是好,結果買了好幾本相同類型的書籍。
想要讓新手掌握Docker技術的概要,其實不是一件容易的事情。首先,在缺乏伺服器、Linux的知識下,本來就不好理解Docker,更不用說瞭解容器技術(Containers)的概念。然而,隨著容器技術的普及,Docker逐漸變成必備知識,既然無法逃避,何不以正面的態度接受呢?

  筆者基於這樣的理念,完成這本即便沒有相關知識,也能夠輕鬆學習Docker的書籍。
對於熟悉伺服器、Linux的人來說,可能會覺得本書的內容拖泥帶水、不夠乾淨俐落。然而,這些讀者並非「新生」而是「插班生」,好比高專學生插班大學,不被歸類為懵懂無知的新生。如同本書標題的「基礎知識」,本書是針對新手為主要對象撰寫的書籍。根據讀者的程度不同,可能會覺得內容有些過與不及,但這是幫助新手踏入Docker世界的書籍,還請讀者在閱讀時稍微調整心態。

用户评价

评分

對於許多從傳統虛擬機(VM)環境過渡到容器化的工程師來說,狀態管理(Stateful Application Management)始終是一個令人頭疼的痛點。Docker本身很適合處理無狀態的Web服務,但當面對資料庫、訊息佇列這類需要持久化儲存和穩定網路身份的應用時,Kubernetes的複雜度就會直線上升。我特別關注書中是如何處理StatefulSet這個物件的。它有沒有詳細解釋與傳統Pod設計的根本區別?特別是在儲存的掛載順序、網路身份(Hostnames)的穩定性、以及資料遷移的風險控制方面,有沒有提供具體的架構建議?此外,對於資料庫的備份與還原,單純依靠底層的CSI Snapshot功能是否足夠?有沒有探討像Velero這樣的專門備份工具在Kubernetes環境下的部署與使用心法?如果這本書能深入淺出地破解Stateful Application在K8s上運行的魔咒,幫助讀者建立對有狀態應用的信心,那它絕對是一本值得珍藏的工具書,而不是只停留在基礎概念解釋的入門讀物。

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說實話,現在市面上關於容器技術的書籍多如牛毛,但真正能做到「實戰」導向,又能兼顧「理論」深度的,其實屈指可數。我比較擔心的是,這本書會不會過度聚焦在單一雲端供應商的特定操作,搞到最後學到的東西適用範圍太窄。對於我們這種需要處理多雲環境,或者至少希望未來架構具備一定可移植性的團隊來說,我更希望看到的是Kubernetes本身無關乎特定廠商的通用最佳實踐。例如,在談論儲存(Storage)的部分,有沒有深入探討PersistentVolumeClaim(PVC)在不同底層儲存系統(如NFS, Ceph, 或公有雲的CSI Driver)之間的差異與權衡?或者在網路(Networking)方面,有沒有清晰地比較Cilium、Flannel、Calico這些CNI插件的優缺點,以及它們各自對效能和安全模型的影響?如果這本書能像一個經驗豐富的前輩在旁邊指導,不只告訴你「怎麼做」,更重要的是「為什麼要這樣做」,那這本書的價值就遠遠超過了一本操作手冊。我希望它能提供的不只是入門的敲門磚,更應該是能夠支撐後續進階優化的知識基石。

评分

從另一個角度來看,很多技術書在介紹Kubernetes時,往往會讓讀者覺得它是一個孤立的系統。但事實上,Kubernetes是整個雲端原生生態系中的核心,它需要與GitOps工具(如ArgoCD/Flux)、組態管理工具(如Helm)以及安全掃描工具緊密結合。我非常好奇,這本書在講解部署流程時,是否有嘗試將這些周邊工具整合進去,展現一個現代化的CI/CD流水線是如何運作的?例如,當我們寫好一個Docker Image後,如何自動化地透過Helm Chart將其部署到Kubernetes叢集中,並由GitOps工具來確保叢集的狀態始終與Git倉庫中的宣告一致?如果書中能提供一個從程式碼提交到叢集上線的端到端流程範例,那對想建立自動化流程的開發者或維運團隊來說,無疑是極具參考價值的。這本書如果能跳脫出單純的`kubectl`指令操作,轉向更宏觀的DevOps思維,那它在市場上的競爭力就會大幅提升。

评分

我最近在研究微服務架構下的可觀察性(Observability),這部分是現代雲端原生應用不可或缺的一環。Kubernetes的叢集規模一旦變大,日誌(Logging)、指標(Metrics)和追蹤(Tracing)的管理就成了巨大的挑戰。我很想了解,這本《圖解Docker & Kubernetes的知識與使用方法》在這些「運維」層面的探討是否足夠深入。它是否涵蓋了如何部署和配置Prometheus/Grafana的標準監控堆疊?對於日誌收集,有沒有提到Fluentd或Loki的實用範例?更進一步,在Kubernetes的環境中,如何有效地實施分散式追蹤,例如使用OpenTelemetry的方案?如果書中只是輕描淡寫地帶過這些內容,那對於已經掌握基本部署的讀者來說,實用性就會大打折扣。畢竟,部署完應用程式只是第一步,如何讓它穩定、高效、可被監控地運行,才是決定專案成敗的關鍵。希望作者能提供一些生產環境中常見的坑點和解決方案,而不是僅限於Kubernetes官方文件的標準範例。

评分

看到這本《圖解Docker & Kubernetes的知識與使用方法》的書名,真的是讓人眼睛為之一亮,光是「圖解」這兩個字就給人一種很親切的感覺,畢竟很多技術書籍光是文字就讓人看到頭暈眼花,尤其又是Docker跟Kubernetes這種稍微有點門檻的技術。我自己在業界摸爬滾打這麼多年,深知容器化技術的重要性,但坦白講,很多官方文件或是網路上的教學文,對於初學者來說簡直就是天書。我期待這本書能用更直觀、更圖像化的方式,把這些複雜的概念拆解開來,像是Kubernetes的Pod、Deployment、Service這些核心物件,如果能配上清晰的架構圖和流程示意,那學習曲線肯定會平緩很多。我特別想知道,作者在講解Docker Image的建構流程,例如`Dockerfile`的每一步驟,是不是能用更生活化的比喻來呈現,而不是單純的指令堆疊。畢竟,理解底層原理比死記指令重要得多,希望這本書在基礎概念的扎實度上,不要因為追求「圖解」而有所犧牲,而是能在視覺化呈現的同時,依然保有技術的深度與準確性,這才是身為一個資深工程師最在意的部分。

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