第一部分、Kubernetes基础（第一节：容器技术完全指南）

Kubernetes基础：容器技术完全指南

掌握容器技术是构建现代化云原生应用的基础。本文将全面介绍容器技术的核心概念，帮助您理解Kubernetes的底层基石。

一、Docker基本概念

Docker是目前最流行的容器化技术，它通过以下核心组件实现容器化：

Docker核心组件：

• Docker Daemon：运行在主机上的后台服务，负责构建、运行和管理容器
• Docker Client：命令行工具，与Docker Daemon交互
• Docker Images：容器的只读模板，包含运行应用所需的一切
• Docker Containers：镜像的运行实例
• Docker Registry：存储和分发镜像的服务（如Docker Hub）

# 常用Docker命令示例
docker pull ubuntu:latest      # 拉取镜像
docker run -it ubuntu bash     # 运行容器
docker ps -a                   # 查看所有容器
docker build -t myapp .        # 构建镜像

二、容器与虚拟机的区别

传统虚拟化与容器化技术的对比：

特性	虚拟机(VM)	容器(Container)
隔离级别	硬件级隔离	进程级隔离
启动时间	分钟级	秒级
性能开销	高(15-20%)	低(1-5%)
镜像大小	GB级别	MB级别
资源利用率	较低	较高
移植性	较差	优秀

关键区别：

• 虚拟机需要完整的操作系统，而容器共享主机内核
• 容器更轻量、启动更快、资源消耗更少
• 容器更适合微服务架构和持续部署

三、容器镜像构建与管理

1. 镜像分层结构

Docker镜像采用分层存储架构，每一层都是只读的：

优势：

• 共享基础层，节省存储空间
• 构建时只重建变更的层，加快构建速度
• 层缓存机制提高构建效率

2. Dockerfile最佳实践

# 使用官方基础镜像
FROM openjdk:11-jre-slim

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 复制构建产物（注意排除不必要的文件）
COPY target/myapp.jar .

# 暴露端口
EXPOSE 8080

# 设置环境变量
ENV SPRING_PROFILES_ACTIVE=prod

# 非root用户运行
RUN useradd -m myuser && chown -R myuser /app
USER myuser

# 启动命令
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "myapp.jar"]

镜像构建优化建议：

1. 使用.dockerignore文件排除不必要的文件
2. 多阶段构建减少最终镜像大小
3. 固定基础镜像版本，避免使用latest标签
4. 合并RUN指令减少层数
5. 按变更频率排序指令（低频变更在前）

四、容器网络基础

Docker提供了多种网络模式：

网络模式	描述
bridge	默认模式，通过docker0网桥连接容器
host	容器直接使用主机网络，性能最好但隔离性差
none	无网络连接
overlay	支持多主机容器通信，适合Swarm/Kubernetes集群
macvlan	为容器分配MAC地址，使其在网络上显示为物理设备

Java应用网络注意事项：

• 避免硬编码IP地址，使用环境变量或服务发现
• 合理设置连接池大小（如数据库连接池）
• 考虑使用Sidecar模式处理网络通信

五、容器存储基础

容器存储分为两类：

1. 临时存储

• 存在于容器可写层
• 容器删除后数据丢失
• 适合临时数据、缓存等

2. 持久化存储

• Bind Mount：直接挂载主机目录

  docker run -v /host/path:/container/path myimage
  

• Volume：由Docker管理的存储卷

  docker volume create myvol
  docker run -v myvol:/container/path myimage
  

• tmpfs Mount：内存文件系统

  docker run --tmpfs /app/tmp myimage
  

Java应用存储建议：

1. 日志文件应输出到挂载卷而非容器内部
2. 配置文件可通过ConfigMap/Secret注入（Kubernetes中）
3. 重要数据必须使用持久化存储
4. 考虑存储性能对应用的影响（如数据库）

总结

深入理解这些容器基础概念是掌握Kubernetes的前提。容器技术为应用提供了：

• 一致的运行环境
• 快速的部署能力
• 高效的资源利用
• 良好的可移植性

在后续文章中，我们将探讨如何将这些容器化应用部署到Kubernetes集群中，并实现自动化管理。