Docker 与 Kubernetes
一、从虚拟机到容器
在 Docker 之前，虚拟化技术的代表是虚拟机（VMWare、OpenStack）。Docker 这样的容器技术也是虚拟化技术，但属于轻量级虚拟化。
| 虚拟机 | 容器（Docker） | |
|---|---|---|
| 虚拟化层级 | 虚拟整个操作系统 | 共享宿主机内核，只隔离应用环境 |
| 启动速度 | 分钟级 | 秒级 |
| 体积 | GB 级（完整 OS） | MB 级（只有应用和依赖） |
| 性能损耗 | 较大（多了一层 OS） | 几乎没有 |
| 隔离性 | 强（完全独立的 OS） | 较弱（共享内核） |
| 代表 | VMWare、VirtualBox、OpenStack | Docker、containerd、Podman |
类比
- 虚拟机像独栋别墅——每家有自己的地基、水电管网、围墙，安全但占地大
- 容器像公寓套间——共享地基和水电管网，每家只有自己的房间和家具，轻便高效
二、Docker
Abstract
“Build, Ship and Run” — 搭建、发送、运行 “Build once, Run anywhere” — 搭建一次，到处能用
Docker 本身不是容器，它是创建容器的工具，是应用容器引擎。
三大核心概念
| 概念 | 说明 | 类比 |
|---|---|---|
| 镜像（Image） | 只读的应用模板，包含代码、运行时、依赖、配置 | 安装光盘 |
| 容器（Container） | 镜像的运行实例，可启动、停止、删除 | 用光盘装好的电脑 |
| 仓库（Repository） | 存放和分发镜像的地方 | 应用商店（Docker Hub） |
基本工作流
编写 Dockerfile → 构建镜像（build）→ 推送到仓库（push）→ 拉取镜像（pull）→ 运行容器（run）
常用命令速查
docker build -t myapp . # 根据 Dockerfile 构建镜像
docker images # 列出本地镜像
docker run -d -p 8080:80 myapp # 后台运行容器，映射端口
docker ps # 列出运行中的容器
docker stop <container_id> # 停止容器
docker rm <container_id> # 删除容器
docker logs <container_id> # 查看容器日志
docker exec -it <id> /bin/bash # 进入容器内部
docker push myapp # 推送镜像到仓库
docker pull myapp # 拉取镜像Dockerfile 示例
FROM node:18-alpine # 基础镜像
WORKDIR /app # 工作目录
COPY package*.json ./ # 复制依赖描述
RUN npm install # 安装依赖
COPY . . # 复制源码
EXPOSE 3000 # 声明端口
CMD ["node", "index.js"] # 启动命令三、Kubernetes（K8S）
Abstract
K8S 是基于容器的集群管理平台，用于对 Docker 及容器进行更高级、更灵活的管理。全称 kubernetes（k 和 s 之间有 8 个字母，所以简称 K8S）。
为什么需要 K8S？
Docker 解决了单个容器的问题，但生产环境中有成百上千个容器需要管理：
| 问题 | Docker 能力 | K8S 能力 |
|---|---|---|
| 一个容器挂了怎么办？ | 手动重启 | 自动重启、自动迁移 |
| 流量变大需要扩容？ | 手动启动更多容器 | 自动扩缩容 |
| 多个容器怎么通信？ | 手动配置网络 | 内置服务发现和负载均衡 |
| 滚动升级不停服？ | 自己写脚本 | 内置滚动更新和回滚 |
| 几百台机器怎么调度？ | 无能为力 | 自动调度到合适的节点 |
集群架构
一个 K8S 系统称为一个集群（Cluster），由两部分组成：
K8S 集群
┌──────────────┬──────────────┐
Master 节点 Node 节点 Node 节点
（控制平面） （计算节点） （计算节点）
Master 节点组件
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| 组件 | 职责 | 类比 |
|---|---|---|
| API Server | 整个系统的对外接口，供客户端和其它组件调用 | 营业厅 |
| Scheduler | 对集群内部的资源进行调度，决定 Pod 运行在哪个 Node | 调度室 |
| Controller Manager | 管理各种控制器（副本、节点、端点等） | 大总管 |
| etcd | 分布式键值存储，保存集群所有配置和状态数据 | 档案室 |
Node 节点组件
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| 组件 | 职责 |
|---|---|
| 容器运行时（containerd） | 创建和运行容器（K8S 1.24 起默认 containerd） |
| Kubelet | 监视指派到本 Node 的 Pod，负责创建、修改、监控、删除 |
| Kube-proxy | 为 Pod 提供网络代理和负载均衡 |
日志收集
早期文档常把 Fluentd 列为 Node 核心组件，但它实际上是可选的附加组件（add-on），通常以 DaemonSet 形式部署。K8S 本身不内置日志收集方案，常见选择包括 Fluentd、Fluent Bit、Promtail 等。
核心概念
| 概念 | 说明 |
|---|---|
| Pod | K8S 最小调度单位，一个 Pod 包含一个或多个紧密关联的容器 |
| Deployment | 管理 Pod 的副本数量、滚动更新和回滚 |
| Service | 为一组 Pod 提供稳定的访问地址和负载均衡 |
| Namespace | 集群内的逻辑隔离（如 dev、staging、production） |
| ConfigMap / Secret | 配置管理（明文 / 加密） |
| Ingress | HTTP/HTTPS 路由入口，类似反向代理 |
Pod 和容器的关系
Pod 是”豌豆荚”，容器是”豌豆”。一个豌豆荚里的豌豆共享网络和存储，一起被调度到同一台机器上。大多数情况下一个 Pod 只跑一个容器。
四、Docker vs K8S 的关系
Docker：造集装箱、装货、封箱
K8S： 管理码头上成千上万个集装箱——该放哪、坏了换哪个、怎么调度
| Docker | K8S | |
|---|---|---|
| 解决什么 | 单个应用的打包和运行 | 大规模容器的编排和管理 |
| 粒度 | 单个容器 | 集群（成百上千个容器） |
| 关系 | K8S 管理 Docker 创建的容器 | Docker 是 K8S 支持的容器运行时之一 |
补充
K8S 从 1.24 版本起不再直接支持 Docker，转而使用 containerd 作为默认容器运行时。但 Docker 构建的镜像完全兼容，开发流程不受影响。