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Docker 基礎

為什麼需要 Docker​

傳統部署常遇到作業系統版本、Kernel、環境變數設定不同而導致服務無法啟動的問題。Docker 讓程式在隔離的容器中執行，做到：

  • 一致性：開發、測試、生產環境行為相同
  • 隔離性：每個容器互相獨立，不影響主機
  • 可移植性：容器可在任何支援 Docker 的機器上執行

Docker 底層使用 Linux Kernel 的 Namespace（環境隔離）與 Cgroup（資源管理）實現。

核心概念​

Container vs VM​

Container虛擬機（VM）
隔離層行程層（共用 Kernel）完整 OS + 自有 Kernel
啟動速度秒級分鐘級
資源占用輕量較重
適合場景多服務並行、微服務完整系統隔離

Image（映像檔）​

Image 是容器的藍圖，由多個不可變的 Layer 堆疊而成。每個 Layer 對應 Dockerfile 的一條指令。同一 Layer 可被多個 Image 共用，節省儲存空間。

Registry​

儲存與分享 Image 的倉庫：

  • 公開：Docker Hub、Amazon ECR、Google GCR、Azure ACR
  • 私有：Harbor、GitLab Container Registry、JFrog Artifactory

常用 CLI 指令​

# === 容器操作 ===
docker run -d -p 8080:80 nginx          # 背景執行，本機 8080 → 容器 80
docker run -it ubuntu bash              # 互動模式進入容器
docker ps                               # 列出執行中的容器
docker ps -a                            # 列出所有容器（含停止的）
docker stop <container-id>             # 停止容器
docker rm <container-id>               # 刪除容器
docker rm -f <container-id>            # 強制刪除（含執行中）
docker logs <container-id>             # 查看容器日誌
docker exec -it <container-id> bash    # 進入執行中的容器

# === Image 操作 ===
docker images                           # 列出本地所有 image
docker pull nginx                       # 從 Docker Hub 拉取 image
docker build -t my-app:1.0 .           # 根據目前目錄的 Dockerfile 建置 image
docker tag my-app:1.0 user/my-app:1.0  # 加上 tag
docker push user/my-app:1.0            # 推送至 Docker Hub
docker rmi <image-id>                  # 刪除 image

# === 系統清理 ===
docker system prune                     # 清除無用的容器、網路、image

Docker Compose​

Compose 透過一個 YAML 檔定義多個服務，以 docker compose up 一鍵啟動整個應用程式環境。

docker compose up -d --build    # 背景啟動，並重新 build image
docker compose down             # 停止並移除容器與網路
docker compose down --volumes   # 同時清除 volume（資料庫資料）
docker compose logs -f          # 即時查看所有服務日誌

Compose 檔範例（Node + MySQL）​

services:
  app:
    image: node:18-alpine
    command: sh -c "yarn install && yarn run dev"
    ports:
      - 3000:3000
    working_dir: /app
    volumes:
      - ./:/app
    environment:
      MYSQL_HOST: mysql
      MYSQL_USER: root
      MYSQL_PASSWORD: secret
      MYSQL_DB: todos

  mysql:
    image: mysql:8.0
    volumes:
      - todo-mysql-data:/var/lib/mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: secret
      MYSQL_DATABASE: todos

volumes:
  todo-mysql-data:    # Volume 在 compose down 後預設保留，加 --volumes 才會一起刪除

Dockerfile 語法​

FROM python:3.12                     # 基礎映像

WORKDIR /usr/local/app               # 工作目錄

COPY requirements.txt ./             # 複製檔案
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt  # 執行指令

COPY src ./src                       # 複製原始碼

ENV APP_ENV=production               # 設定環境變數

EXPOSE 8080                          # 宣告容器監聽的 port（不會自動發布）

RUN useradd app
USER app                             # 切換執行用戶（避免以 root 執行）

CMD ["uvicorn", "app.main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8080"]

常用指令說明​

指令說明
FROM指定基礎 image
WORKDIR設定容器內工作目錄
COPY <host> <image>從本機複製檔案到 image
RUN建置時執行命令（每條 RUN 產生一個 Layer）
ENV設定執行時環境變數
EXPOSE宣告容器對外 port（文件用途，需配合 -p 才會實際映射）
USER設定執行用戶
CMD容器啟動時執行的預設命令（可被 docker run 覆蓋）
ENTRYPOINT容器啟動固定命令（CMD 作為預設參數）

Image Layer 快取​

  • 每個 COPY / RUN 指令產生一個 Layer，Layer 內容未變則沿用快取
  • 將變動頻率低的步驟（如安裝依賴）放在 Dockerfile 前面，原始碼 COPY 放最後，可最大化快取利用
# 好的做法：先複製 requirements，再複製原始碼
COPY requirements.txt ./
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .   # 原始碼變動不會讓依賴層失效