互联网企业容器技术实践-图书

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互联网企业容器技术实践

梁驰 (作者)　宋亚东 (责任编辑)

书　　号：978-7-121-35004-7
出版日期：2019-01-14
页　　数：272
开　　本：16(185*260)
出版状态：上市销售

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本书通过容器技术领域的实践者分享各自的实践案例，介绍常见的业务痛点、实现方式、方案的选型、遇到的问题和解决方案等，希望能够帮助读者了解、认识和玩转容器。本书主要分为两部分：第一部分是原理篇，包括第1章和第2章，简单介绍Docker和Kubernetes的基础知识及原理，包括Docker和Kubernetes是什么、可以做什么及如何使用等；第二部分是案例篇，包括第3～10章，通过多个实战案例，针对不同的使用场景和业务需求，介绍如何应用容器技术及实现相关需求。本书案例均来自一线真实案例，并有技术人员对技术改造过程的体会和领悟，有较强的借鉴意义和参考价值。

以实践和应用为导向。抛开理论讲解，从实践案例入手，由浅入深地介绍容器化的技术改造过程，并总结其中遇到的各种问题及相应的解决方案，涉及关键技术方案及创新点。
清晰而有深度的讲解。内容全部来自容器化改造一线的技术工程师之手，力求条理清晰，做到通俗易懂。除了对改造过程中的经验进行总结，还对未来容器云生成环境的路线与规划进行了探讨。

前言
随着互联网行业的不断发展，企业管理的服务器数量大幅增加，业务系统越来越复杂，用户体验要求也越来越高，运维工作面临的挑战和难度也越来越大。
2013年，Docker作为一个开源项目横空出世，解决了服务器应用快速构建、部署和分享的问题，能够把服务器应用像App一样简单地安装到各种平台环境中，而不受真实环境的影响。对于开发者和运维工程师来说，Docker是提高开发和部署效率的一大利器；而对于企业来说，能够节省大量的基础设施投入和降低维护成本。因此，Docker一出现就迅速引爆了技术圈，也再次将容器技术带回到人们的视野中。而Kubernetes作为后起之秀，在Docker技术的基础上，为容器化的实施提供了部署运行、资源调度、服务发现和动态伸缩等一系列完整功能，使得大规模容器集群管理更加便捷。虽然Kubernetes的出现比Docker晚一些，但其影响力同样巨大，作为一个容器编排管理平台，其受关注度甚至超过了容器本身。
容器技术的兴起，不仅使应用开发部署发生了深刻变革，也让应用设计架构和运维部署发生了新的变化。企业进行容器化改造，通常根据企业的实际应用和业务需求选择容器化管理平台，并进行应用容器化改造和DevOps建设。然而在此过程中，技术人员往往面临各种各样的问题，如平台的标准化、容器技术涉及的资源和应用内部结构、传统应用如何改造等。虽然这些问题有一些可借鉴的经验，但更多需要技术团队根据自身的情况去摸索解决。
如今，虽然市面上不乏关于容器的书籍，技术社区也一直很活跃，但真正应用容器技术的企业仍然不多，系统介绍具体落地案例的资料比较少，远不能满足企业和技术人员的需求。为此，我们特邀请了容器技术领域的实践者来撰写本书，分享他们的实践案例，介绍包括业务痛点、实现方式、方案选型、遇到的问题及解决方案等，希望能够将基于Docker和Kubernetes打造的企业级容器云平台的经验分享给广大读者。
本书主要内容
本书主要分为两部分：第一部分是原理篇，包括第1章和第2章，介绍Docker和Kubernetes的基础知识及原理，包括Docker和Kubernetes是什么、可以做什么及如何使用等；第二部分是案例篇，包括第3～10章，通过具体的实战案例，针对不同的使用场景和业务需求，介绍如何应用容器技术及实现相关需求。
本书特色
? 以实践和应用为导向。本书抛开繁杂的理论讲解，从具体实践案例入手，由浅入深地介绍容器化的技术改造过程，并总结其中遇到的各种问题及相应的解决方案，涉及关键技术方案及创新点。同时，对容器云平台的功能组件有详细的技术架构设计，并对开源软件如何选型给出具体建议及应用场景分析，为容器云平台的具体实现提供方案。
? 清晰而有深度的讲解。本书内容全部来自容器化改造一线的技术工程师之手，在编写过程中尽量用简单的语言表述，力求条理清晰，做到通俗易懂。本书除了对改造过程中的经验进行了总结，还对未来容器云生成环境的路线与规划进行了探讨。
致谢
本书由多位作者共同编写而成，包括（按姓氏拼音排序）：陈东辉（酷家乐运维部门负责人）、陈京来（网易云计算工程师）、付铖（酷家乐国际站技术负责人）、何晓波（网银互联云计算架构师）、李成（网银互联云计算工程师）、陆兵斌（酷家乐技术专家）、牛庆功（酷家乐研发工程师）、裘宏骏（纵横新创CTO）、苏茶林（九言科技运维部门负责人）、沃趣科技原型团队、吴叶磊（酷家乐研发工程师）、徐常雨（搜道网技术副总裁）、俞锋锋（个推应用平台研发部总监）、张振华（美丽联合集团虚拟化部门负责人）。正是他们牺牲了自己的休息时间，才能将项目实践方法总结成文字，一起促成了本书的合作和出版，以飨读者，在此向所有作者表示衷心的感谢！
同时也感谢电子工业出版社的陈晓猛和宋亚东编辑，得益于他们专业的工作和细致的帮助，让本书能够顺利出版发行。
虽然我们对书中的内容进行了仔细的编辑和校对，但难免会存在一些纰漏，欢迎广大读者批评指正，并与我们进行交流和探讨！

编者

目录
第1章　Docker入门 1
1.1　容器简介与Docker容器引擎 2
1.1.1　什么是容器 2
1.1.2　Docker容器 2
1.2　Docker核心原理 5
1.2.1　Docker引擎结构 5
1.2.2　Docker服务流程 6
1.2.3　Docker核心技术 6
1.3　Docker镜像及镜像仓库 16
1.3.1　什么是Docker镜像 16
1.3.2　构建Docker镜像 16
1.3.3　搭建Docker镜像仓库 21
1.4　Docker网络 22
1.4.1　Docker网络架构 22
1.4.2　Docker网络原理 23
第2章　Kubernetes入门 28
2.1　Kubernetes概述 29
2.1.1　什么是Kubernetes 29
2.1.2　为什么选择Kubernetes 29
2.1.3　Kubernetes基本概念 31
2.2　Kubernetes架构及安装 36
2.2.1　Kubernetes架构 36
2.2.2　Kubernetes核心组件 38
2.2.3　二进制安装Kubernetes集群 44
2.2.4　kubespray安装Kubernetes集群 50
2.3　Kubernetes实战案例 52
2.3.1　WordPress应用模型 52
2.3.2　部署WordPress 53
2.3.3　部署MariaDB 54
2.3.4　通过浏览器访问WordPress 57
2.4　Kubernetes网络 57
2.4.1　Kubernetes中的网络场景 57
2.4.2　Kubernetes网络模型 59
2.4.3　Kubernetes开源网络方案 60
2.5　Kubernetes高级特性 64
2.5.1　Federation 65
2.5.2　GPU支持 68
2.6　Kubernetes生态 71
2.6.1　Kubernetes包管理工具Helm 71
2.6.2　Service Mesh 73
2.6.3　Serverless 76
第3章　美丽联合容器云实践 79
3.1　“从零到一”：容器云平台的技术演进 80
3.1.1　为什么要建设容器云平台 80
3.1.2　如何建设容器云平台 80
3.1.3　架构演进 84
3.1.4　稳定性、效率和成本 89
3.2　“自我突破”：关键技术方案和创新点 93
3.2.1　版本演进 93
3.2.2　关键技术和创新点 94
3.3　总结 109
3.3.1　体会和心得 109
3.3.2　展望未来 110
3.3.3　遇到过的问题 114
3.3.4　开源工具分享 115
第4章　酷家乐容器化之路 119
4.1　架构挑战与应对方案 120
4.2　应用容器化 122
4.2.1　CI/CD迁移 122
4.2.2　公共基础镜像 122
4.2.3　镜像构建及单元测试 123
4.2.4　容器部署 124
4.2.5　网络模式 124
4.2.6　性能相关 124
4.2.7　小结 125
4.3　编排自动化 125
4.3.1　资源隔离与资源限额 125
4.3.2　Kubernetes的认证与授权 128
4.3.3　CMDB改造 131
4.3.4　Kubernetes的包管理工具Helm 132
4.3.5　存储方案 132
4.3.6　网络方案 132
4.3.7　日志与监控 133
4.3.8　小结 134
4.4　酷家乐的服务网格实践 134
4.4.1　服务网格的发展现状 135
4.4.2　酷家乐技术团队应用Istio的范围 135
4.4.3　Istio的安装 135
4.4.4　通过Istio的信息进行全自动化部署 135
4.4.5　通过Istio + Zipkin + Sleuth实现调用链路追踪 137
4.4.6　通过Istio的routing rule实现不同的发布策略和版本策略 138
4.4.7　通过修改Istio系统设置实现Pod外部访问控制 139
4.4.8　Istio的其他风险 140
4.4.9　小结 140
4.5　总结 140
第5章　个推基于Docker和Kubernetes的微服务实践 142
5.1　微服务 143
5.1.1　微服务简介 143
5.1.2　微服务实践 145
5.2　容器化 149
5.3　Kubernetes实践 151
5.4　总结 157
第6章　使用Kubernetes进行交换机端口流量采集 158
6.1　Prometheus简介与使用 159
6.1.1　Prometheus特点 159
6.1.2　Prometheus相关组件 159
6.1.3　Prometheus架构 159
6.1.4　Prometheus适用场景 160
6.1.5　Prometheus的安装及使用 160
6.1.6　Prometheus SNMP Exporter 168
6.1.7　Prometheus 告警 169
6.1.8　Grafana 171
6.2　流量采集系统 171
第7章　搜道微服务容器化实践 175
7.1　为何选择Docker 176
7.1.1　公司架构演变过程 176
7.1.2　平台存在的问题 176
7.1.3　容器优势 176
7.2　Docker容器云架构方案 177
7.2.1　技术选型及实践 177
7.2.2　服务注册与服务发现 192
7.2.3　Docker网络与通信解决方案 193
7.3　未来展望：自动化和弹性云 194
7.3.1　自动化 195
7.3.2　弹性云 195
第8章　纵横新创的容器化实践 196
8.1　背景介绍 197
8.2　Rancher介绍 198
8.2.1　基础设施编排 199
8.2.2　应用商店 199
8.2.3　容器编排与调度 199
8.2.4　企业级权限管理 199
8.3　Docker构件库配置 199
8.3.1　Nexus 3安装 200
8.3.2　Nexus 3配置Docker镜像库 201
8.3.3　配置Docker环境 202
8.4　构建Maven环境 208
8.4.1　配置POM文件 208
8.4.2　配置DockerFile文件 209
8.4.3　开启Docker的远程接口 209
8.4.4　执行Maven编译 210
8.5　Rancher在Jenkins中的配置 211
8.5.1　Jenkins中安装Rancher插件 212
8.5.2　在Rancher服务中配置API连接信息 212
8.5.3　在Jenkins中配置 213
8.5.4　Jenkins的执行效果 214
8.6　问题与总结 216
8.6.1　Rancher的高可用 216
8.6.2　收集日志 216
8.6.3　监控告警 217
8.6.4　调用链监控 217
8.7　写在最后 218
第9章　九言科技Kubernetes实践 219
9.1　现有维护中的瓶颈 220
9.2　容器管理平台的选择 220
9.3　环境的搭建与CI/CD 220
9.3.1　用kubeadm快速搭建Kubernetes环境 221
9.3.2　Kubernetes环境下的CI/CD整体架构 222
9.4　存储引擎的选择 222
9.4.1　存储概述 222
9.4.2　如何选择驱动引擎 223
9.5　Kubernetes日志收集 226
9.5.1　收集日志的需求 226
9.5.2　收集日志的解决方案 226
9.6　未来探索 229
9.6.1　Service Mesh介绍 229
9.6.2　FaaS与Serverless 230
9.7　小结 232
第10章　沃趣科技的容器化RDS之路 233
10.1　容器化RDS：计算存储分离架构下的“Split-Brain” 234
10.2　容器化RDS：计算存储分离架构下的I/O优化 242
10.2.1　计算存储分离架构 243
10.2.2　计算存储分离架构的缺点 243
10.2.3　DoubleWrite 243
10.2.4　单机架构：关闭DoubleWrite 244
10.2.5　计算存储分离架构：关闭DoubleWrite 244
10.3　容器化RDS：PersistentLocalVolumes和VolumeScheduling 246
10.3.1　本地卷 246
10.3.2　原有调度机制的问题 246
10.3.3　PVC绑定 247
10.3.4　Pod调度 247
10.4　容器化RDS：借助CSI扩展Kubernetes存储能力 252
10.4.1　现有Kubernetes存储插件系统问题 253
10.4.2　Container Storage Interface 254
10.4.3　基于CSI和分布式文件系统在MySQL上实现Dynamically Expand Volume 255
10.4.4　对CSI的展望 257