Docker實戰6堂課：56個實驗動手做，掌握Linux容器核心技術

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▍掌握容器原理，除錯更快速！
▍跟著實驗操作，帶你告別一知半解，深入掌握 Container！

本書內容改編自第 14 屆 iThome 鐵人賽 DevOps 組的冠軍系列文章《那些關於 Docker 你知道與不知道的事》。本書從啟動 Docker Container 開始，探索 Docker 的底層設計，進而學習 Linux 容器技術及其相關的 Linux 知識，包括 Namespace、Process 與網路等，同時也提供各種動手做實驗，讓你親手驗證讀到的理論與技術。

書中將探討五大主題：
1 ▶ Docker Container
2 ▶ Docker Image
3 ▶ Linux Namespace
4 ▶ Linux Process 及其與 Docker Container 的關係
5 ▶ Container 與 Linux 的網路世界

全書提供 56 個動手做實驗，讓讀者能親自驗證學習到的理論，從「會用」進階到「知道」，讓 Docker 容器不再神秘，讓讀者不再心虛。讀者除了能熟悉 Docker，也能同時學習 Linux 相關知識，鞏固作業系統與網路的基本功，提升問題排查的能力，累積往下探索的基礎，讓未來的你也能自己動手挖掘底層技術。

四大重點

☑ 打穩基礎
層層介紹 Docker 元素，清楚掌握底層原理

☑ 由淺入深
從環境建置到容器化，快速部署非難事

☑ 動手做範例
每章範例動手玩，加深理論與實力

☑ 大量圖文解說
白話文+圖解說明，讓你不再似懂非懂

目標讀者

● 想學習 Docker 或容器化技術
● 會 Docker 的基本操作，但對於原理好像似懂非懂，想要深入學習
● 想學習更多 Linux，卻不知道該從哪裡開始
● 喜歡親自動手驗證的工程師
● 想從 Junior 晉升到 Senior 的工程師

下載範例程式檔案

本書提供範例程式檔案，以及安裝 Docker 教學說明：
https://github.com/azole/docker-ironman-2022

賴怡玲（小賴）

工作經驗約 20 年， 從工程師當到技術主管， 待過大、小公司，從金融業到各種新創，台商、外商都有經驗，也自己設立公司過。略懂前端，主要在後端與維運部署，接案時從業務、專案管理、技術團隊管理、前後端開發、部署維運到售後客服無所不包，業界俗稱的一條龍工程師。擅長從兵荒馬亂、資源有限的團隊中做出一些東西，喜歡容器技術、AWS。

擔任過 Laravel Conf、WebConf Taiwan 等議程講者，分享 Serverless 與 Docker 等主題。目前在 AppWorks School 擔任後端班導師，陪伴想要加入軟體開發領域的學員們成長。

【iThome 鐵人賽獲獎】
🏆 2022 DevOps 組冠軍：《那些關於 Docker 你知道與不知道的事》

專業推薦

「無論你是初學者，還是已有一定基礎的工程師，這本書都會是你最好的指南和夥伴。讓我們一起跟隨這位經驗豐富的導師，從「會用」進階到「知道」，探索技術的深邃海洋。」
 
──── Shirney │ AppWorks School 校長

「容器生態圈蓬勃發展，我們更需要小賴這本書，帶我們透過自己的雙手掌握那不變的容器技術核心。」
 
──── 葉秉哲（William Yeh） │ 敏捷魔藥師

「小賴以深入淺出的方式，帶領讀者進一步探討這些技術。她用生動的文字和清晰的例子，讓你不僅能操作 Docker，而是能夠洞悉其本質。這不僅能讓你在開發過程中更加得心應手，更讓讀者之後對 container 相關技術 debug 的過程變得更加順暢。」
 
──── 顏永富（泳褲） │ Laravel 台灣 / DevOps Taiwan 社群老志工 / 全端工程師

致謝
推薦序 ── Shirney
推薦序 ── 葉秉哲（William Yeh）
推薦序 ── 顏永富（泳褲）
作者序
前言

第 1 章　實驗環境準備
1.1 實驗環境
1.2 安裝步驟
1.3 實驗環境說明
觀察 Mac 中給 Docker 使用的虛擬機

第 2 章　建立 Container
2.1 建立 Container
實驗 2-1：建立 alpine container
2.2 查無此人的 process
實驗 2-2：殺掉 Host 中的 ash process
2.3 其他 Docker container 指令
實驗清除

第 3 章　Docker Image
3.1 Docker Image 初探
實驗 3-1：觀察 nginx image
實驗清除
3.2 什麼是 Image Layer？
實驗 3-2：自己做出新的一層 layer
實驗清除
3.3 來玩一下 Docker Image Layer
實驗 3-3：修改 UpperDir 中的檔案內容並觀察其變化
實驗 3-4：修改 UpperDir 中的檔案內容並建立新的 image
實驗 3-5：在 container 中增加新的檔案並建立新的 image
實驗清除
3.4 Docker Image 實驗解惑 - OverlayFS
實驗 3-6：使用 OverlayFS 來 union mount 檔案夾
3.5 什麼是 copy-on-write 跟 whiteout？
實驗 3-7：測試聯合目錄中的檔案
實驗 3-8：測試聯合目錄中的檔案 2
實驗清除
3.6 所以，到底什麼是 Docker Image 呢？

第 4 章　命名空間（Namespaces）
4.1 什麼是 Namespaces？
4.2 PID Namespace
實驗 4-1：手動建立出自己的 namespace
實驗清除
4.3 用 clone 來建立新的 PID namespace
實驗 4-2：用 clone 來建立 PID namespace
實驗清除
4.4 Mount Namespace 的坑
實驗 4-3：不使用 mount-proc 參數
實驗 4-4：觀察 /proc
實驗 4-5：建立 Mount namespace
實驗 4-6：手動掛載 /proc
4.5 Container 與 Namespaces
實驗 4-7：從 Host 觀察 container 中的 processes
實驗 4-8：container 的 namespaces 觀察
實驗清除
4.6 前景與背景
實驗 4-9：以背景模式建立 container
實驗清除
4.7 要怎麼「進入」container 裡呢？
實驗 4-10：驗證 docker container exec 指令
實驗 4-11：setns 的操作
實驗清除

第 5 章　Linux 中的 Process
5.1 認識 Process
5.2 Process 的族譜
實驗 5-1：測試 fork API
5.3 殭屍（zombie）與孤兒（orphan）
實驗 5-2：parent process 不呼叫 waitpid
實驗 5-3：parent process 比 child process 先終止
實驗清除
5.4 Container 中 PID 1 process 的 parent 是誰呢？
實驗 5-4：container 中 PID 1 process 的族譜
5.5 Container 中的 PID 1 process 會負起 init process 的責任嗎？
實驗 5-5：PR_SET_CHILD_SUBREAPER 的測試
實驗 5-6：container 中的 PID 1 是否會負起責任？
5.6 不負責任的 PID 1 process
實驗 5-7：以 exec 模式建立 container
實驗 5-8：以 shell 模式建立 container
5.7 Linux 中的訊號（signal）
5.8 signal & kill 指令
實驗 5-9：捕捉訊號（catch signal）
實驗清除
5.9 Signal 與 container
docker container stop
實驗 5-10：驗證 docker container stop 指令的 signal
實驗 5-11：PID 1 不正確處理 SIGTERM
實驗 5-12：docker container stop 與 shell mode
docker container kill
實驗 5-13：docker container kill
docker container rm -f
5.10 Ubuntu 中的 /bin/sh 怎麼了？
實驗 5-14：alpine image 的 shell mode
實驗 5-15：驗證 dash shell
實驗 5-16：init 參數
5.11 PID 1 的 process 能被殺掉嗎？
實驗 5-17：在 exec mode 下 kill container 中的 PID 1 process
實驗 5-18：在 shell mode 下 kill container 中的 PID 1 process

第 6 章　Container 的網路世界
6.1 Container 怎麼跟別人溝通的？
實驗 6-1：Docker network - none
實驗 6-2：Docker network - host
實驗 6-3：Docker network - bridge
實驗 6-4：Docker network - container
6.2 什麼是 veth pair？
實驗 6-5：手動建立 veth pair
實驗清除
6.3 來過橋吧！
實驗 6-6：透過 bridge 來連通兩個 network namespace
實驗 6-7：設定 iptables 讓封包可以過橋
6.4 能成功出海嗎？
實驗 6-8：調整 routing table
6.5 為什麼出不了國呢？
實驗 6-9：從 ns1 ping 外部網路並錄製網路封包
6.6 讓我們出國去！
實驗 6-10：觀察 Host 對外部網路的通信
實驗 6-11：為 ns1 建立 nat 規則
實驗 6-12：關掉無條件轉發
實驗 6-13：為 docker1 調整 FORWARD chain
6.7 解封國境
實驗 6-14：測試外部是否可以連進 ns1 中
實驗 6-15：觀察 Docker 對 iptables 做了什麼
從外部主機連線至 container
實驗 6-16：讓 ns1 裡的 server 可以被外部主機連接
在 Host 透過 private IP 連線至 container
實驗 6-17：讓 ns1 裡的 server 可以從 Host 透過 private IP 連線
Host 透過 loopback IP 位址連線至 container

後記