你好，我是 legendtkl，目前就職于某 BAT 大廠，任職技術(shù)專家，具有豐富的后端開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，包括 Docker、Kubernetes、Web 開發(fā)和大數(shù)據(jù)等。
首先感謝大家來(lái)學(xué)習(xí)這門專欄，在本專欄中，我將會(huì)為大家深入淺出地剖析 Docker 技術(shù)及其最佳實(shí)踐并分享我在使用 Docker 的時(shí)候所踩的一些坑。
眾所周知，Docker 是使用 Go 語(yǔ)言編寫的，我從畢業(yè)之初就開始關(guān)注和使用 Go 語(yǔ)言，那時(shí)候 Go 語(yǔ)言的明星項(xiàng)目還比較少，Docker 算是其中一個(gè)比較耀眼的項(xiàng)目。
于是，我抱著學(xué)習(xí)的態(tài)度，把 Docker 的源代碼擼了一遍，也算是把 Docker 技術(shù)入了門。再到后來(lái)我注意到 Kubernetes 日益火熱起來(lái)，于是我又開始投入精力學(xué)習(xí) Kubernetes。
這樣的學(xué)習(xí)一直持續(xù)到了 2016 年，彼時(shí)，Docker 作為云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施逐漸進(jìn)入大眾視野，隨后被譽(yù)為云上操作系統(tǒng)的 Kubernetes 也開始逐漸嶄露頭角。
作為國(guó)內(nèi)云計(jì)算市場(chǎng)的領(lǐng)頭羊，我所在的部門也開始大量引入 Docker 和 Kubernetes 技術(shù)棧，由于我之前一直在儲(chǔ)備這方面的技術(shù)知識(shí)，正好匹配部門當(dāng)前的需求，于是開始在部門內(nèi)脫穎而出。同時(shí)也印證了那句：“機(jī)會(huì)從來(lái)都是留給有準(zhǔn)備的人”。
另外我在部門容器化轉(zhuǎn)型過(guò)程中通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和總結(jié)積累了非常寶貴的一手經(jīng)驗(yàn)，希望可以通過(guò)本專欄介紹給大家。
1. 為什么要學(xué)習(xí) Docker
Docker 已經(jīng)變成基礎(chǔ)設(shè)施
目前的技術(shù)水平已經(jīng)真正的進(jìn)入了云計(jì)算時(shí)代，各大基礎(chǔ)設(shè)施紛紛上云。阿里已經(jīng)在去年雙十一將所有業(yè)務(wù)都遷移到了云上。而云的基礎(chǔ)設(shè)施就是 Docker，準(zhǔn)確的說(shuō)是容器，而 Docker 正是當(dāng)下最主流的容器技術(shù)。
之所以說(shuō) Docker 是基礎(chǔ)設(shè)施，是因?yàn)?Docker 的資源限制和隔離性是云上必不可少的特性。相比于之前每個(gè)部門的應(yīng)用申請(qǐng)一堆物理機(jī)來(lái)部署自己的應(yīng)用進(jìn)程，使用云計(jì)算的方式來(lái)統(tǒng)一管理公司所有的應(yīng)用使得資源的使用率更加的高。
那么這么多的應(yīng)用部署到一起就需要解決三個(gè)主要問(wèn)題：應(yīng)用隔離、應(yīng)用部署和資源限制。
應(yīng)用隔離
很容易理解，比如不同的應(yīng)用依賴了沖突的基礎(chǔ)軟件包，如果都直接部署在操作系統(tǒng)環(huán)境下，必然會(huì)引起沖突。這個(gè)時(shí)候就需要應(yīng)用之間互相隔離。Docker 使用操作系統(tǒng)底層的 Namespace 技術(shù)來(lái)做隔離是一種主流的技術(shù)方案。
應(yīng)用部署
在容器技術(shù)誕生之前，所有的應(yīng)用都是直接部署在操作系統(tǒng)上面的，彼此之間共享底層的操作系統(tǒng)資源，比如內(nèi)存、CPU、磁盤等。
打個(gè)比方，如果我們要將應(yīng)用 A 和應(yīng)用 B 部署到同一臺(tái)機(jī)器上，那么這兩個(gè)應(yīng)用需要的環(huán)境信息，我們都需要滿足。如果應(yīng)用 A 和 B 的環(huán)境依賴之間存在沖突，或者說(shuō)不兼容，那么管理起來(lái)就會(huì)非常的困難。
而這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)容器的鏡像技術(shù)卻可以非常簡(jiǎn)單地解決掉。除此之后，Docker 技術(shù)還有很多相比于傳統(tǒng)技術(shù)更加優(yōu)勢(shì)的地方，這也 Docker 技術(shù)能夠迅猛發(fā)展起來(lái)的根本原因。
資源限制
不同的應(yīng)用共享集群不可避免的涉及到資源使用限制的問(wèn)題。比如一個(gè)公司同時(shí)有多個(gè)業(yè)務(wù)部門使用一個(gè)統(tǒng)一的集群，在統(tǒng)計(jì)研發(fā)成本時(shí)，需要統(tǒng)計(jì)各個(gè)部門的資源使用情況然后做劃分。這樣我們就可以根據(jù)資源使用限制來(lái)劃分，當(dāng)某些應(yīng)用資源使用超限就殺掉應(yīng)用。Docker 使用內(nèi)核提供的 Cgroup 技術(shù)來(lái)做資源限制正好可以應(yīng)用到這個(gè)場(chǎng)景。
Docker 技術(shù)學(xué)習(xí)方法
這幾年為團(tuán)隊(duì)面試過(guò)很多同學(xué)，發(fā)現(xiàn)很多候選人對(duì)于 Docker 的技術(shù)理解都浮于表面，知道 Docker 如何使用，但是一旦涉及到底層技術(shù)原理就不清楚了。
有一些同學(xué)可能會(huì)有疑問(wèn)，工作中更多的還是使用，真的有必要了解底層原理嗎？日常使用可能沒有問(wèn)題，但是一旦出現(xiàn)疑難雜癥，如果不了解 Docker 的底層知識(shí)，Docker 對(duì)于我們就是一個(gè)黑盒，對(duì)于排查問(wèn)題是很不利的。
造成上面這種現(xiàn)象的主要原因是大部分的候選人都沒有系統(tǒng)地進(jìn)行學(xué)習(xí)，而是在日常工作中遇到技術(shù)問(wèn)題去專項(xiàng)解決，或者網(wǎng)上搜索一些各種博主的文章。而網(wǎng)上的文章大部分都是轉(zhuǎn)載來(lái)轉(zhuǎn)載去，有一些知識(shí)點(diǎn)還是錯(cuò)的，我之前有一篇文章就被反復(fù)轉(zhuǎn)載，而里面一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是老版本中的實(shí)現(xiàn)，新版本中的實(shí)現(xiàn)早就變了。
而這篇專欄正是要解決上面這個(gè)問(wèn)題的，為大家提供一個(gè)系統(tǒng)地，全面地學(xué)習(xí)教程。
2. Kuberneters
前面介紹了 Docker 技術(shù)的一些理論知識(shí)和最佳實(shí)踐，但是正如前面所說(shuō)，Docker 技術(shù)從來(lái)都不是一個(gè)孤立的技術(shù)。Docker 更多的還是作為一種技術(shù)基石，基于 Docker 我們還需要做一些包括容器編排管理等工作。
說(shuō)到容器編排和集群管理系統(tǒng)，從早期的 docker-compose 到 swarm，可以說(shuō)是諸侯林立。但是自從 Kubernetes 出現(xiàn)后慢慢的出現(xiàn)了大一統(tǒng)的趨勢(shì)，憑借著 Google 內(nèi)部早期積累的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)秀的云原生設(shè)計(jì)理念，Kubernetes 可以說(shuō)是一騎絕塵，目前已經(jīng)全面占領(lǐng)了云端統(tǒng)一管理的地位。
而在本專欄中，我也給大家設(shè)計(jì)了“Kubernetes 的核心技術(shù)精講和最佳實(shí)踐”環(huán)節(jié)，幫助大家快速掌握 Kubernetes 這一獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的容器編排和集群管理系統(tǒng)。
3. 你可以收獲什么
通過(guò)本課程你可以學(xué)習(xí)到 Docker 和 Kubernetes 的基礎(chǔ)知識(shí)和核心原理以及最佳實(shí)踐。
最重要的是授人以漁。本專欄的文章組織形式都是一種學(xué)習(xí)思路的再現(xiàn)，比如提出問(wèn)題，嘗試解決問(wèn)題，理解問(wèn)題背后的原理。
我覺得這也是一種比較好的學(xué)習(xí)方式，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式的學(xué)習(xí)方式能夠幫助我們不僅知其然、而且知其所以然。更重要的是通過(guò)這種方式習(xí)得的知識(shí)要比填鴨式的照本宣科顯得更加的牢靠。
4. 課程組織
為了能讓你更快的掌握 Docker 和 Kubernetes 的基礎(chǔ)知識(shí)和核心原理，同時(shí)也照顧一下那些沒有基礎(chǔ)的同學(xué)，我將專欄內(nèi)容作了如下安排“
本專欄圍繞 Docker 和 Kuberneters 核心技術(shù)展開，共劃分為 5 部分 47 個(gè)小節(jié)。
第一章： Docker 基礎(chǔ)
本部分內(nèi)容會(huì)介紹 Docker 的一些背景和基礎(chǔ)知識(shí)，簡(jiǎn)單概括，包括如下部分：
- Docker 容器的發(fā)展之路。介紹 Docker 技術(shù)如何從一個(gè)不起眼的技術(shù)逐步發(fā)展壯大并最終引領(lǐng)了一場(chǎng) PaaS 革命的；
- Docker 安裝與運(yùn)行。介紹 Docker 的基本操作，包括不同平臺(tái)的安裝和運(yùn)行；
- Docker 技術(shù)概覽。這篇文章會(huì)介紹 Docker 的基本使用情況，讓大家對(duì) Docker 技術(shù)有一個(gè)總體的概覽；
- Docker 鏡像技術(shù)。介紹 Docker 的鏡像技術(shù)。Docker 的鏡像技術(shù)是 Docker 技術(shù)中非常重要的一環(huán)，Docker 正是靠著鏡像技術(shù)改變了當(dāng)年如火如荼的 PaaS 格局；
- 其他：包括 Docker 常用的鏡像等；
- 動(dòng)手實(shí)踐：在這個(gè)環(huán)節(jié)，我們將動(dòng)手實(shí)踐構(gòu)建出第一個(gè)屬于我們自己的 Docker 應(yīng)用。有句話說(shuō)的好，“紙上得來(lái)終覺淺，絕知此事要躬行”。只有真正動(dòng)手實(shí)踐才能更加深刻的理解內(nèi)部原理。
第二章： Docker 核心技術(shù)
在第一部分，我們主要介紹一些 Docker 的基礎(chǔ)技術(shù)，在這個(gè)部分我們將帶領(lǐng)大家更加深入地理解 Docker 的核心技術(shù)。包括如下部分：
- Docker 隔離技術(shù)的本質(zhì) Namespace 深入解析：從內(nèi)核層面介紹 Docker 的隔離的本質(zhì) Namespace 技術(shù)；
- Docker 資源限制技術(shù)的幕后主使 Cgroup 剖析：從操作系統(tǒng)角度介紹 Cgroup 技術(shù)；
- Docker 鏡像深入理解，主要介紹 Docker 鏡像的組織形式，包括聯(lián)合文件系統(tǒng)掛載等。
- Docker 的本質(zhì)，Docker 的本質(zhì)其實(shí)就是進(jìn)程；
- Docker 鏡像構(gòu)建，介紹 Dockerfile 的使用；
- Docker 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)：介紹 Docker 的網(wǎng)絡(luò)的基本原理和幾種模式，以及 Docker 中 link 的實(shí)現(xiàn)原理；
- Docker 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)：主要包括 Docker 的數(shù)據(jù)卷和數(shù)據(jù)共享相關(guān)。
第三章： Docker 最佳實(shí)踐
前面兩部分介紹完了理論部分，第三章主要介紹 Docker 最佳實(shí)踐：
- Dockerfile 最佳編程實(shí)踐：詳細(xì)介紹 Dockerfile 編寫中的各種指令的使用場(chǎng)景和最佳實(shí)踐；
- 如何構(gòu)建最小鏡像最佳實(shí)踐：鏡像構(gòu)建作為應(yīng)用打包部署中非常關(guān)鍵的一環(huán)，這篇文章將介紹如何使得構(gòu)建出來(lái)的鏡像盡量的?。?/li>
- 其他 Docker 使用中的最佳實(shí)踐，比如如何使用 tag 等；
- 我們?nèi)萜骰臅r(shí)候?yàn)槭裁匆３?Docker 是個(gè)單進(jìn)程模型：相信大家都聽過(guò)這句話 “Docker 是個(gè)單進(jìn)程模型”，那么為什么這么說(shuō)呢？本篇文章將從操作系統(tǒng)層面進(jìn)行分析；
- 容器設(shè)計(jì)模式：介紹當(dāng)前基于容器構(gòu)建分布式應(yīng)用程序幾種典型的設(shè)計(jì)模式；
- Docker 監(jiān)控方案最佳實(shí)踐：這篇文章將介紹 Docker 的監(jiān)控最佳實(shí)踐；
- 從 0 到 1 構(gòu)建一個(gè)分布式高可用的 Web 應(yīng)用。
第四章： 云原生容器技術(shù)Kubernetes
前面介紹了 Docker 技術(shù)的一些理論知識(shí)和最佳實(shí)踐，但是正如前面所說(shuō)，Docker 技術(shù)從來(lái)都不是一個(gè)孤立的技術(shù)。Docker 更多的還是作為一種技術(shù)基石，基于 Docker 我們還需要做一些包括容器編排管理等工作。
說(shuō)到容器編排和集群管理系統(tǒng)，從早期的 docker-compose 到 swarm，再到最近兩年的 Kubernetes，終于出現(xiàn)了大一統(tǒng)的趨勢(shì)，也就是 Kubernetes。Kubernetes 憑借著 Google 內(nèi)部早期積累的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)秀的云原生設(shè)計(jì)理念，一騎絕塵。在 2018 年全面推廣開來(lái)，目前已經(jīng)全面占領(lǐng)了云端統(tǒng)一管理的地位。我們這一章就是要介紹 Kubernetes 相關(guān)的技術(shù)知識(shí)，包括：
- 云原生和 Kubernetes 簡(jiǎn)介；
- Kubernetes 集群資源隔離介紹：Namespace；
- Kubernetes 核心設(shè)計(jì) Pod 的解析；
- 配置管理 ConfigMap 和 Secret；
- 容器化守護(hù)進(jìn)程 DaemonSet；
- Kubernetes 的控制器模式介紹；
- Kubernetes 的典型控制器 ReplicaSet、ReplicaController 和 Deployment 介紹；
- 批處理：Job 和 CronJob 介紹；
- 實(shí)踐部分：通過(guò) Kubernetes 來(lái)構(gòu)建我們的容器化應(yīng)用。
第五章： 云原生監(jiān)控方案
目前 Prometheus 已經(jīng)成為云原生監(jiān)控方案的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，最后一章我們將介紹 Prometheus 的一些知識(shí)，包括：
- Prometheus 簡(jiǎn)介：包括定位等；
- Prometheus 架構(gòu)解析；
- 通過(guò) Prometheus 監(jiān)控容器。
最后，大家在學(xué)習(xí)過(guò)程中有任何問(wèn)題都可以在專欄的評(píng)論區(qū)進(jìn)行留言，我會(huì)統(tǒng)一進(jìn)行回復(fù)。