PAGE76Docker容器技術(shù)應(yīng)用課程教案授課題目：項(xiàng)目二安裝Docker及管理鏡像與容器授課學(xué)時(shí)8課時(shí)授課類型理實(shí)一體課教學(xué)目的：（1）了解Docker容器技術(shù)（2）了解計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)（3）理解Docker容器與虛擬機(jī)的區(qū)別（4）掌握Docker的安裝（5）掌握Docke鏡像的基本操作（6）掌握Docke容器的基本操作教學(xué)重點(diǎn)：1、Docker的安裝及配置：Docker作為一種容器技術(shù)，它的安裝與配置是學(xué)習(xí)Docker的第一步。重點(diǎn)是通過命令行安裝Docker、配置Docker的源，確保Docker能在學(xué)生的系統(tǒng)上正常運(yùn)行。配置鏡像加速器是Docker安裝過程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是在國(guó)內(nèi)，使用鏡像加速器能夠大大提高Docker鏡像的拉取速度，因此，理解鏡像加速器的作用及如何配置是教學(xué)中的核心內(nèi)容之一。2、Docker鏡像的操作：學(xué)生需要理解Docker鏡像的概念，并掌握鏡像的基本操作：如何從DockerHub拉取鏡像、如何修改鏡像標(biāo)簽、如何刪除鏡像。特別是鏡像的遷移操作，學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)如何存出鏡像文件，還要掌握如何在不同主機(jī)之間遷移鏡像文件。鏡像遷移是容器化應(yīng)用在多主機(jī)環(huán)境中部署的基礎(chǔ)能力。3、Docker容器的管理：Docker容器的管理是本課程的核心，學(xué)生需要掌握容器的基本操作，如創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、刪除容器等操作。掌握這些基礎(chǔ)操作后，學(xué)生可以管理和調(diào)度容器化的應(yīng)用。容器的遷移是一個(gè)高級(jí)技能，學(xué)生通過遷移容器，學(xué)習(xí)如何在不同主機(jī)間管理和調(diào)度容器，為更復(fù)雜的容器編排打下基礎(chǔ)。教學(xué)方法和手段：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、啟發(fā)法、討論法、直觀演示法

Docker容器技術(shù)應(yīng)用課程教案教學(xué)內(nèi)容及過程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)：2.1知識(shí)準(zhǔn)備2.1.1Docker容器技術(shù)概述云計(jì)算是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)，所形成的計(jì)算資源共享池叫做“云”。云計(jì)算把許多計(jì)算資源集合起來，通過軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，只需要很少的人參與，就能快速提供資源給用戶。云計(jì)算是一種提供資源的網(wǎng)絡(luò)，使用者可以隨時(shí)獲取“云”上的資源，并按使用量付費(fèi)，就像自來水廠一樣，隨時(shí)按需使用，根據(jù)使用量繳費(fèi)給自來水廠即可。云計(jì)算的服務(wù)類型通常分為三類，即基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS)是指云計(jì)算供應(yīng)商通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供虛擬化計(jì)算資源，如虛擬機(jī)、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)為開發(fā)人員提供通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的應(yīng)用程序和服務(wù)平臺(tái)，同時(shí)為開發(fā)、測(cè)試和管理軟件應(yīng)用程序提供按需開發(fā)的環(huán)境。軟件即服務(wù)(SaaS)是通過網(wǎng)絡(luò)提供按需付費(fèi)的應(yīng)用程序，云計(jì)算供應(yīng)商托管和管理軟件應(yīng)用程序，允許其用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接并訪問應(yīng)用程序。容器是將應(yīng)用程序及其所有依賴項(xiàng)打包到一個(gè)運(yùn)行環(huán)境的虛擬化技術(shù)，容器可以隔離軟件，使其能夠在不同的操作系統(tǒng)、硬件、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和安全策略中獨(dú)立運(yùn)行。由于操作系統(tǒng)并未打包到容器中，因此每個(gè)容器僅需使用極少的計(jì)算資源，不僅占用空間極小，而且易于安裝。容器即服務(wù)（CaaS）是一款云計(jì)算服務(wù)，使用戶能夠管理和部署容器化應(yīng)用。在云計(jì)算服務(wù)范疇，CaaS被認(rèn)為是基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）的一種子集，介于IaaS和平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）之間。CaaS的基本資源為容器，它是云原生應(yīng)用和微服務(wù)的常見部署機(jī)制。使用容器有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可移植性好：容器化應(yīng)用程序無需進(jìn)行修改或重新編譯，便可以在不同的環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)行。（2）可擴(kuò)展性強(qiáng)：用戶可以在同一集群中成倍增加相同容器的數(shù)量，以滿足擴(kuò)展需要。由于僅在需要時(shí)運(yùn)行所需容器，因此可以大大降低成本。（3）高效性：容器所需的資源少于虛擬機(jī)（VM），因?yàn)樗鼈儾恍枰獑为?dú)的操作系統(tǒng)。用戶可以在單個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行多個(gè)容器，而且它們需要較少的硬件支持，所以成本更低。（4）更高的安全性：容器之間彼此隔離，當(dāng)一個(gè)容器遭到破壞時(shí)，其他容器不會(huì)受到影響。（5）速度快：容器的啟動(dòng)和停止僅需幾秒鐘的時(shí)間，因此加快了開發(fā)和運(yùn)維周期，可帶來更快、更流暢的用戶體驗(yàn)。2.1.2計(jì)算機(jī)虛擬化技術(shù)虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡(jiǎn)化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且多個(gè)應(yīng)用程序可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個(gè)操作系統(tǒng)中多個(gè)程序同時(shí)并行運(yùn)行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而且每一個(gè)操作系統(tǒng)中都有多個(gè)程序運(yùn)行，每一個(gè)操作系統(tǒng)都運(yùn)行在一個(gè)虛擬的CPU或者是虛擬主機(jī)上；而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運(yùn)行性能，這兩個(gè)模擬出來的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。與VMwareWorkstation等同樣能達(dá)到虛擬效果的軟件不同，虛擬化技術(shù)是一個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步，具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機(jī)相關(guān)開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)等方面。虛擬化技術(shù)需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件等支持，例如VMM（VirtualMachineMonitor，虛擬機(jī)監(jiān)視器）軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術(shù)，在配合VMM軟件的情況下，也會(huì)比完全不支持虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)有更好的性能。虛擬化技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）保真性：應(yīng)用系統(tǒng)程序在虛擬機(jī)上執(zhí)行，除了時(shí)間因素外（會(huì)比在物理硬件上執(zhí)行慢一點(diǎn)），其他方面表現(xiàn)與在物理硬件上執(zhí)行相同的行為一樣。（2）高性能：在虛擬環(huán)境中，應(yīng)用程序的絕大多數(shù)指令能在虛擬機(jī)管理器不受干預(yù)的情況下，直接在物理硬件上執(zhí)行。（3）安全性：物理硬件由虛擬機(jī)管理器全權(quán)管理，被虛擬出來的執(zhí)行環(huán)境的程序（包括操作系統(tǒng)）不能直接訪問物理硬件。2.1.3Docker容器與虛擬機(jī)的比較Docker作為一種新興的虛擬化方式，跟傳統(tǒng)的虛擬化方式相比具有眾多的優(yōu)勢(shì)。由于容器不需要進(jìn)行硬件虛擬以及運(yùn)行完整的操作系統(tǒng)等額外開銷，因此Docker對(duì)系統(tǒng)資源的利用率更高。容器和虛擬機(jī)均具有相似的資源隔離和分配優(yōu)勢(shì)，它們的不同點(diǎn)在于：每個(gè)虛擬機(jī)上需要運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)，而在容器里無需安裝操作系統(tǒng)。Docker容器技術(shù)中經(jīng)常見到一些專有名詞，如鏡像、鏡像倉庫、容器、偽終端等，對(duì)于它們的解釋如下：鏡像：將一個(gè)或一組應(yīng)用以及它們所需的運(yùn)行環(huán)境制作成單一的文件，以方便用戶下載和使用。常見的鏡像文件格式有ISO、BIN、IMG、TAO、DAO、CIF、FCD。存出鏡像：當(dāng)鏡像需要在不同的主機(jī)上遷移時(shí)，首先要將鏡像保存為本地文件，此過程稱為存出鏡像。載入鏡像：將存出的鏡像從一臺(tái)主機(jī)復(fù)制到另一臺(tái)主機(jī)，需要將該鏡像導(dǎo)入到目的主機(jī)的鏡像庫中，此過程稱為載入鏡像。鏡像倉庫：本地存儲(chǔ)的鏡像很多時(shí)，指定的專門存放這些鏡像的地方。容器：是鏡像運(yùn)行時(shí)的實(shí)例，Docker容器十分輕量級(jí)，可隨時(shí)被啟動(dòng)、開始、停止、刪除，Docker利用容器來運(yùn)行和隔離應(yīng)用。鏡像是只讀模板，而容器會(huì)增加一個(gè)額外的可寫層。導(dǎo)出容器：將一個(gè)Docker容器從一臺(tái)主機(jī)遷移到另一臺(tái)主機(jī)時(shí)，首先需要將已經(jīng)建立好的容器導(dǎo)出為文件，這個(gè)容器處于運(yùn)行狀態(tài)或停止?fàn)顟B(tài)均可，此過程稱為容器導(dǎo)出。導(dǎo)入容器：導(dǎo)出的文件可以傳輸?shù)狡渌鳈C(jī)，在目標(biāo)機(jī)器上通過導(dǎo)入命令實(shí)現(xiàn)容器的遷移，此過程稱為導(dǎo)入容器。偽終端：為其他程序提供終端形式的接口，其作用與普通終端相似，區(qū)別是偽終端沒有對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備。2.2項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)2.2.1Docker安裝（1）任務(wù)目標(biāo)掌握安裝Docker的方法（2）任務(wù)內(nèi)容Docker安裝前的環(huán)境部署配置docker-ce源安裝docker-ce配置鏡像加速器（3）完成任務(wù)所需的設(shè)備和軟件一臺(tái)安裝Windows10操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)VMwareWorkstation，Docker遠(yuǎn)程管理工具M(jìn)obaXterm（4）任務(wù)實(shí)施步驟詳見實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書任務(wù)2.2.2鏡像的基本操作（1）任務(wù)目標(biāo)掌握鏡像的基本操作方法（2）任務(wù)內(nèi)容搜索、拉取鏡像查看、修改鏡像信息刪除鏡像遷移鏡像（3）完成任務(wù)所需的設(shè)備和軟件一臺(tái)安裝Windows10操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)VMwareWorkstation，Docker遠(yuǎn)程管理工具M(jìn)obaXter