[IT]Docker 和 Kubernetes入门

persona5joker

982人浏览 · 2025-10-14 18:04:33

persona5joker · 2025-10-14 18:04:33 发布

Docker 和 Kubernetes 是现代应用开发和部署的基石。这个入门指南将用最直观的方式带你快速理解它们是什么，以及如何开始使用。

第一部分：Docker 入门 - “集装箱”的革命

可以把 Docker 理解为软件行业的集装箱。在集装箱出现之前，货物运输（软件开发）形状各异、依赖复杂，容易损坏。集装箱出现后，所有货物都被打包进标准容器，高效地在船、火车、卡车间流转。

Docker 核心概念

镜像：一个只读的模板，包含了运行应用所需的全部内容：代码、运行时、库、环境变量和配置文件。它就像是集装箱的设计图纸。
- 例如：一个 nginx:latest 镜像就包含了 Nginx 服务器及其运行环境。
容器：是镜像的一个运行实例。它就像是根据图纸造出来的、正在海上运输的真实集装箱。
- 容器与宿主机是隔离的，拥有自己的文件系统、网络和进程空间。
- 你可以启动、停止、删除或移动一个容器。
Dockerfile：一个文本文件，里面包含了一系列用于构建镜像的指令。它就像是编写设计图纸的说明书。

Docker 快速上手四步走

第一步：安装 Docker

访问 Docker 官网，下载并安装适合你操作系统的 Docker Desktop。它包含了运行 Docker 所需的一切。

安装后，在终端验证：

bash

docker --version

第二步：运行你的第一个容器

让我们运行一个 Nginx web 服务器。

bash

docker run -d -p 8080:80 --name my-nginx nginx

docker run：运行一个容器。
-d：在后台运行（分离模式）。
-p 8080:80：将宿主机的 8080 端口映射到容器的 80 端口。
--name my-nginx：给容器起个名字。
nginx：使用的镜像名（如果本地没有，会自动从 Docker Hub 下载）。

现在，打开浏览器访问 http://localhost:8080，你将看到 Nginx 的欢迎页面！

第三步：管理容器

查看运行中的容器：

bash
```
docker ps
```
查看所有容器（包括已停止的）：

bash
```
docker ps -a
```
停止容器：

bash
```
docker stop my-nginx
```
启动已停止的容器：

bash
```
docker start my-nginx
```
进入容器内部（就像 SSH 到服务器一样）：

bash
```
docker exec -it my-nginx /bin/bash
```
- -it：以交互模式进入。
- 退出时输入 exit。

第四步：构建你自己的镜像

创建一个 Dockerfile 文件：

dockerfile

# 使用官方 Python 运行时作为父镜像
FROM python:3.9-slim

# 设置工作目录为 /app
WORKDIR /app

# 将当前目录内容复制到容器的 /app 下
COPY . .

# 安装任何需要的包
RUN pip install --no-cache-dir flask

# 使端口 80 可供此容器外的环境使用
EXPOSE 80

# 定义环境变量
ENV NAME World

# 在容器启动时运行 app.py
CMD ["python", "app.py"]

创建一个简单的 Flask 应用 app.py：

python

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return 'Hello Docker!'

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=80)

构建镜像：

bash
```
docker build -t my-python-app .
```
- -t my-python-app：给镜像打上标签/名字。
- .：使用当前目录下的 Dockerfile。
运行你自己的镜像：

bash
```
docker run -d -p 4000:80 --name my-running-app my-python-app
```
访问 http://localhost:4000，你将看到 "Hello Docker!"。

第二部分：Kubernetes 入门 - “集装箱船队”的指挥官

当你的应用从一个Docker容器扩展到成百上千个容器时，如何管理它们？这就是 Kubernetes 要解决的问题。Kubernetes 就像一个船队指挥官，自动化地管理、调度和扩展你的容器船队。

Kubernetes 核心概念

Pod：Kubernetes 中最小的部署和管理单位。一个 Pod 可以包含一个或多个紧密相关的容器（比如一个应用容器和一个日志收集容器）。它是船上的一组集装箱。
Node：一个物理机或虚拟机，用于运行 Pod。它是船队中的一艘货轮。
Cluster：由一组 Node 组成的集合。这就是整个船队。
Deployment：定义了 Pod 的期望状态（比如运行 3 个副本）。它负责声明式的更新和回滚应用。它是船队的调度计划。
Service：一个稳定的网络端点，用于访问一组功能相同的 Pod（比如负载均衡）。它是船队的统一对外港口，无论背后的 Pod 如何创建销毁，访问方式不变。

Kubernetes 快速上手（使用 Minikube）

Minikube 可以在你的本地电脑上轻松创建一个单节点的 Kubernetes 集群，非常适合学习和测试。

第一步：安装 Minikube 和 kubectl

安装 kubectl：Kubernetes 的命令行工具，用于指挥“船队”。
- 跟随官方安装指南。
安装 Minikube：
- 跟随 Minikube 安装指南。

第二步：启动集群

bash

minikube start

这个命令会创建一个本地虚拟机并启动 Kubernetes 集群。

第三步：部署你的第一个应用

使用我们之前构建的 my-python-app 镜像。首先，你需要将镜像推送到一个镜像仓库（如 Docker Hub），或者让 Minikube 使用本地镜像。

让 Minikube 使用本地 Docker 镜像：

bash

eval $(minikube docker-env) # 这步很重要！它让 Minikube 虚拟机使用你本地的 Docker 环境
docker build -t my-python-app . # 重新构建，这次镜像会存在于 Minikube 内部

创建一个 deployment.yaml 文件：

yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-python-app
spec:
  replicas: 3 # 告诉 Kubernetes 运行 3 个副本 Pod
  selector:
    matchLabels:
      app: my-python-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-python-app
    spec:
      containers:
      - name: my-python-app
        image: my-python-app # 使用我们本地构建的镜像
        ports:
        - containerPort: 80
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-python-service
spec:
  type: NodePort # 让服务可以从集群外部访问
  selector:
    app: my-python-app # 选择所有标签为 app: my-python-app 的 Pod
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80 # 服务端口
      targetPort: 80 # Pod 的端口

应用这个配置文件：

bash

kubectl apply -f deployment.yaml

第四步：查看和管理你的应用

查看 Deployment：

bash
```
kubectl get deployments
```
查看 Pod：

bash
```
kubectl get pods
```
你应该会看到 3 个名为 my-python-app-xxxxx 的 Pod。
查看 Service：

bash
```
kubectl get services
```
访问你的应用：

bash
```
minikube service my-python-service
```
这个命令会自动打开浏览器，访问到你部署的 Flask 应用。

总结：Docker 与 Kubernetes 的关系

特性	Docker（集装箱）	Kubernetes（船队指挥官）
核心功能	构建和运行单个容器。	编排和管理成群的容器。
关注点	应用本身的打包、隔离和分发。	应用的部署、扩展、高可用、自愈。
类比	制造标准化的集装箱。	指挥整个船队的航行、调度和维护。