Docker技術分享

發表於 2024-06-08 更新於 2025-03-31

Docker技術分享

Docker簡介

Docker是一個開源的平台，用於開發、交付和執行應用程序。它透過容器（Container）技術實現應用程序的封裝，確保應用程序可以在任何環境中一致地運行。
特點
1. 輕量級：容器共享主機的操作系統內核，避免了虛擬機的額外開銷，使得容器更輕量，啟動速度更快。
2. 一致性：開發、測試、部署環境一致，減少了「在我的電腦上可以運行」這類問題。
3. 便捷性：容易打包、分享和部署應用，通過Dockerfile可以簡單自動化構建過程。
4. 隔離性：每個容器都是獨立的運行環境，應用之間互不干擾，提高安全性和穩定性。
5. 擴展性：容易擴展，可以輕鬆增加或減少容器數量以應對負載變化。
與傳統虛擬機的比較

環境建置：Windows 11 + WSL2 （Ubuntu）

啟動WSL2
從 Microsoft Store 中安裝 Ubuntu （22.04）
Windows Update
（如果原本有安裝）移除Docker Desktop
啟動WSL2（Ubuntu）

在WSL2中安裝Docker

curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh	
sudo sh get-docker.sh	
sudo usermod -aG docker $USER	
sudo apt-get update && sudo apt-get install docker-compose docker-compose-plugin
	
# Using Ubuntu 22.04 or Debian 10 / 11? You need to do 1 extra step for iptables
# compatibility, you'll want to choose option (1) from the prompt to use iptables-legacy.

sudo update-alternatives --config iptables	# 選nftables-auto
sudo service docker start

終端機美化（Optional）

# 安裝 zsh    
sudo apt install zsh
# 更改預設shell
chsh -s $(which zsh)
# 安裝 oh-my-zsh
sh -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/ohmyzsh/ohmyzsh/master/tools/install.sh)"
# 安裝 powerlevel10k
git clone --depth=1 https://github.com/romkatv/powerlevel10k.git ${ZSH_CUSTOM:-$HOME/.oh-my-zsh/custom}/themes/powerlevel10k
# 設定zsh的主題使用powerlevel10k
sed -i 's/ZSH_THEME="[^"]*"/ZSH_THEME="powerlevel10k\/powerlevel10k"/' ~/.zshrc     

git clone https://github.com/zsh-users/zsh-autosuggestions.git $ZSH_CUSTOM/plugins/zsh-autosuggestions
git clone https://github.com/zsh-users/zsh-syntax-highlighting.git $ZSH_CUSTOM/plugins/zsh-syntax-highlighting

sed -i 's/# ENABLE_CORRECTION="true"/ENABLE_CORRECTION="true"/' ~/.zshrc
sed -i 's/plugins=(git)/plugins=(git zsh-autosuggestions zsh-syntax-highlighting)/' ~/.zshrc

# LS_COLORS
# https://medium.com/@asvinjangid.kumar/changing-colors-of-files-and-folders-in-linux-5d29967c3012
echo 'export LS_COLORS="bd=0;38;2;102;217;239;48;2;51;51;51:rs=0:mi=0;38;2;0;0;0;48;2;255;74;68:do=0;38;2;0;0;0;48;2;249;38;114:di=0;38;2;102;217;239:ln=0;38;2;249;38;114:ow=0:fi=0:ca=0:no=0:pi=0;38;2;0;0;0;48;2;102;217;239:st=0:so=0;38;2;0;0;0;48;2;249;38;114:sg=0:su=0:ex=1;38;2;249;38;114:cd=0;38;2;249;38;114;48;2;51;51;51:or=0;38;2;0;0;0;48;2;255;74;68:tw=0:mh=0:*~=0;38;2;122;112;112:*.m=0;38;2;0;255;135:*.z=4;38;2;249;38;114:*.d=0;38;2;0;255;135:*.h=0;38;2;0;255;135:*.o=0;38;2;122;112;112:*.p=0;38;2;0;255;135:*.t=0;38;2;0;255;135:*.a=1;38;2;249;38;114:*.r=0;38;2;0;255;135:*.c=0;38;2;0;255;135:*.pl=0;38;2;0;255;135:*.la=0;38;2;122;112;112:*.di=0;38;2;0;255;135:*.ml=0;38;2;0;255;135:*.md=0;38;2;226;209;57:*.hi=0;38;2;122;112;112:*.jl=0;38;2;0;255;135:*.wv=0;38;2;253;151;31:*.bz=4;38;2;249;38;114:*.cc=0;38;2;0;255;135:*.mn=0;38;2;0;255;135:*.bc=0;38;2;122;112;112:*.hh=0;38;2;0;255;135:*.ex=0;38;2;0;255;135:*.rb=0;38;2;0;255;135:*.rs=0;38;2;0;255;135:*.7z=4;38;2;249;38;114:*.td=0;38;2;0;255;135:*.pp=0;38;2;0;255;135:*.ui=0;38;2;166;226;46:*.sh=0;38;2;0;255;135:*.kt=0;38;2;0;255;135:*.lo=0;38;2;122;112;112:*.gv=0;38;2;0;255;135:*.cr=0;38;2;0;255;135:*.py=0;38;2;0;255;135:*.fs=0;38;2;0;255;135:*.so=1;38;2;249;38;114:*.ll=0;38;2;0;255;135:*css=0;38;2;0;255;135:*.ps=0;38;2;230;219;116:*.cp=0;38;2;0;255;135:*.gz=4;38;2;249;38;114:*.el=0;38;2;0;255;135:*.vb=0;38;2;0;255;135:*.pm=0;38;2;0;255;135:*.js=0;38;2;0;255;135:*.go=0;38;2;0;255;135:*.hs=0;38;2;0;255;135:*.ts=0;38;2;0;255;135:*.as=0;38;2;0;255;135:*.ko=1;38;2;249;38;114:*.xz=4;38;2;249;38;114:*.rm=0;38;2;253;151;31:*.cs=0;38;2;0;255;135:*.nb=0;38;2;0;255;135:*.rtf=0;38;2;230;219;116:*.com=1;38;2;249;38;114:*.tmp=0;38;2;122;112;112:*.bak=0;38;2;122;112;112:*.img=4;38;2;249;38;114:*.dll=1;38;2;249;38;114:*.git=0;38;2;122;112;112:*.exe=1;38;2;249;38;114:*.xls=0;38;2;230;219;116:*.bcf=0;38;2;122;112;112:*.xml=0;38;2;226;209;57:*.lua=0;38;2;0;255;135:*.sxi=0;38;2;230;219;116:*.ics=0;38;2;230;219;116:*.psd=0;38;2;253;151;31:*.php=0;38;2;0;255;135:*.m4v=0;38;2;253;151;31:*.nix=0;38;2;166;226;46:*TODO=1:*.tcl=0;38;2;0;255;135:*.mp4=0;38;2;253;151;31:*.tex=0;38;2;0;255;135:*.ttf=0;38;2;253;151;31:*.ppt=0;38;2;230;219;116:*.xlr=0;38;2;230;219;116:*.tif=0;38;2;253;151;31:*.hxx=0;38;2;0;255;135:*.gvy=0;38;2;0;255;135:*.pod=0;38;2;0;255;135:*.deb=4;38;2;249;38;114:*.mid=0;38;2;253;151;31:*.clj=0;38;2;0;255;135:*.gif=0;38;2;253;151;31:*.fls=0;38;2;122;112;112:*.ind=0;38;2;122;112;112:*.dpr=0;38;2;0;255;135:*.kts=0;38;2;0;255;135:*.eps=0;38;2;253;151;31:*.png=0;38;2;253;151;31:*.blg=0;38;2;122;112;112:*.vob=0;38;2;253;151;31:*.bin=4;38;2;249;38;114:*.bag=4;38;2;249;38;114:*.pas=0;38;2;0;255;135:*.pro=0;38;2;166;226;46:*.txt=0;38;2;226;209;57:*.vim=0;38;2;0;255;135:*.svg=0;38;2;253;151;31:*.ods=0;38;2;230;219;116:*.ipp=0;38;2;0;255;135:*.epp=0;38;2;0;255;135:*.def=0;38;2;0;255;135:*.awk=0;38;2;0;255;135:*.pgm=0;38;2;253;151;31:*.cxx=0;38;2;0;255;135:*.ini=0;38;2;166;226;46:*.wav=0;38;2;253;151;31:*.kex=0;38;2;230;219;116:*.rpm=4;38;2;249;38;114:*.mpg=0;38;2;253;151;31:*.tar=4;38;2;249;38;114:*.rar=4;38;2;249;38;114:*.jar=4;38;2;249;38;114:*.pyd=0;38;2;122;112;112:*.xcf=0;38;2;253;151;31:*.tbz=4;38;2;249;38;114:*.bmp=0;38;2;253;151;31:*.zst=4;38;2;249;38;114:*.dot=0;38;2;0;255;135:*.sxw=0;38;2;230;219;116:*.apk=4;38;2;249;38;114:*.ilg=0;38;2;122;112;112:*.wmv=0;38;2;253;151;31:*.odp=0;38;2;230;219;116:*.xmp=0;38;2;166;226;46:*.pid=0;38;2;122;112;112:*.bz2=4;38;2;249;38;114:*.cpp=0;38;2;0;255;135:*hgrc=0;38;2;166;226;46:*.pbm=0;38;2;253;151;31:*.swp=0;38;2;122;112;112:*.fsi=0;38;2;0;255;135:*.htc=0;38;2;0;255;135:*.cgi=0;38;2;0;255;135:*.toc=0;38;2;122;112;112:*.rst=0;38;2;226;209;57:*.ltx=0;38;2;0;255;135:*.csx=0;38;2;0;255;135:*.pkg=4;38;2;249;38;114:*.fnt=0;38;2;253;151;31:*.tml=0;38;2;166;226;46:*.htm=0;38;2;226;209;57:*.aux=0;38;2;122;112;112:*.mov=0;38;2;253;151;31:*.bib=0;38;2;166;226;46:*.ogg=0;38;2;253;151;31:*.mkv=0;38;2;253;151;31:*.sbt=0;38;2;0;255;135:*.bbl=0;38;2;122;112;112:*.tgz=4;38;2;249;38;114:*.asa=0;38;2;0;255;135:*.cfg=0;38;2;166;226;46:*.bsh=0;38;2;0;255;135:*.mir=0;38;2;0;255;135:*.bst=0;38;2;166;226;46:*.mli=0;38;2;0;255;135:*.odt=0;38;2;230;219;116:*.zip=4;38;2;249;38;114:*.erl=0;38;2;0;255;135:*.vcd=4;38;2;249;38;114:*.pdf=0;38;2;230;219;116:*.yml=0;38;2;166;226;46:*.wma=0;38;2;253;151;31:*.avi=0;38;2;253;151;31:*.inl=0;38;2;0;255;135:*.log=0;38;2;122;112;112:*.bat=1;38;2;249;38;114:*.hpp=0;38;2;0;255;135:*.otf=0;38;2;253;151;31:*.pyc=0;38;2;122;112;112:*.zsh=0;38;2;0;255;135:*.exs=0;38;2;0;255;135:*.jpg=0;38;2;253;151;31:*.dox=0;38;2;166;226;46:*.tsx=0;38;2;0;255;135:*.c++=0;38;2;0;255;135:*.fon=0;38;2;253;151;31:*.pyo=0;38;2;122;112;112:*.csv=0;38;2;226;209;57:*.mp3=0;38;2;253;151;31:*.ppm=0;38;2;253;151;31:*.doc=0;38;2;230;219;116:*.pps=0;38;2;230;219;116:*.arj=4;38;2;249;38;114:*.iso=4;38;2;249;38;114:*.m4a=0;38;2;253;151;31:*.idx=0;38;2;122;112;112:*.ps1=0;38;2;0;255;135:*.out=0;38;2;122;112;112:*.sql=0;38;2;0;255;135:*.inc=0;38;2;0;255;135:*.sty=0;38;2;12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>> ~/.zshrc
echo "alias ll='ls -al'" >> ~/.zshrc

# .vimrc
# https://unix.stackexchange.com/questions/88879/better-colors-so-comments-arent-dark-blue-in-vim
echo 'set number
set encoding=utf-8
set t_Co=256
set background=dark
let g:solarized_termcolors=256
let g:solarized_termtrans=1' >> ~/.vimrc

# 重新載入zsh設定檔
source ~/.zshrc

# 進行樣式選擇

基本概念

Dockerfile

用來定義如何構建 Image 的文件。包含一系列指令，指定基礎 Image、需要安裝的套件、複製文件、設置環境變量等。
Image（映像檔）

一個唯讀的模板，可以用來建立 Docker Container。
例如：一個 Image 可以包含一個完整的 ubuntu 作業系統環境，裡面僅安裝了 Apache 或使用者需要的其它應用程式。
Container（容器）

Container 是從 Image 建立的執行實例。它可以被啟動、開始、停止、刪除。每個 Container 都是相互隔離的、保證安全的平台。
可以把 Container 看做是一個簡易版的 Linux 環境（包括 root 使用者權限、程式空間、使用者空間和網路空間等）和在其中執行的應用程式。
Docker Hub

Docker 的公開映像倉庫，可直接下載已建置好的 Image。
Docker Compose

Docker Compose 是一個工具，用於定義和運行多容器的 Docker 應用程序，可通過 YAML 文件來配置應用服務，然後使用單個命令來創建和啟動所有服務。

常用指令

# 停止所有Container
docker stop $(docker ps -aq)
# 刪除所有Container
docker rm $(docker ps -aq)
# 刪除所有image
docker rmi $(docker images -q)
# 刪除所有的volume
docker volume rm $(docker volume ls -q)

# 啟動docker-compose
docker-compose up -d
# 終止docker-compose
docker-compose down

動手製作 Dockerfile

Step1

第一步就是先跑一台 Linux 出來

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cd ~ && mkdir DockerTutorial && cd DockerTutorial # 建立資料夾
touch Dockerfile # 建立檔案
code . # 開啟VSCode

# 第一版

# 基底 Image
FROM ubuntu

# 容器啟動後執行的命令
CMD ["tail", "-f", "/dev/null"]

建置 Image，並建立Container

# 建立Image
docker build -t my-image-1 .
# 查看Image
docker image list

#建立 container
docker run -d --name my-container-1 my-image-1
#查看 container
docker container list

此時已經成功把 Linux 跑起來了，連進去這台 Linux 看看

1	docker exec -it my-container /bin/bash

Step2

目標是用Docker跑一個Node Express起來

網路上找如何在 Linux 上安裝 Express 的教學，實際在這台 Linux 裡面試試看

DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
apt-get update -y
#需要比較久，請稍等
apt-get install nodejs npm vim -y
mkdir app
cd app
npm init -y
npm install express
vim index.js

把以下內容貼上 index.js(儲存離開 :wq)

const express = require('express')
const app = express()
const port = 3000

app.get('/', (req, res) => {
   res.send('Hello World!')
})

app.listen(port, () => {
   console.log(`Example app listening at http://localhost:${port}`)
})

執行

1	node index.js

以上看起來是成功了，接著把剛剛的步驟寫成 Dockerfile

# 第二版

# 基底 Image
FROM ubuntu

ENV DEBIAN_FRONTEND=noninteractive

# 安裝套件
RUN apt-get update -y \
    && apt-get install nodejs npm -y

WORKDIR app

RUN npm init -y \
		&& npm install express

# 把編輯好的index.js放在跟Dockerfile同資料夾下
ADD app/index.js .

# 開放對外的 Port
EXPOSE 3000

# 容器啟動後執行的命令
CMD ["node", "index.js"]

建置 Image，並建立Container

1 2	docker build -t my-image-2 . docker run -d -p 3000:3000 --name my-container-2 my-image-2

瀏覽器查看 http://localhost:3000，成功得到回應

如何瀏覽Http網址

chrome://net-internals/#hsts

練習：

實際操作，並嘗試縮減建置出來的 Image 大小

# 第三版

# 基底 Image
FROM node:alpine

WORKDIR app

RUN npm init -y \
    && npm install express

ADD app/index.js .

# 開放對外的 Port
EXPOSE 3000

# 容器啟動後執行的命令
CMD ["node", "index.js"]

動手製作 docker-compose.yml (帶實作)

以上是只有一個 Container 的狀況，用指令操作還可以接受。但通常一個應用系統會需要多個 Container，每個 Container 要跑起來都要打一串指令，加一堆參數，誰受的了。

所以我們需要 docker-compose，可以用單一文件設定管理多個 Container。甚至我建議不管幾個 Container，都直接寫成 docker-compose！

Step4

將資料夾結構調整成

# 第四版

# 基底 Image
FROM node:alpine

WORKDIR app

# 開放對外的 Port
EXPOSE 3000

# 容器啟動後執行的命令
CMD ["tail", "-f", "/dev/null"]

version: '3'

services:
  express:
    build: ./express
    container_name: ${APP_NAME}_express
    ports: 
      - "3000:3000"
    entrypoint: npm run start
    volumes:
      - ./express/app:/app

1	APP_NAME=MyAPP

{
    "name": "test",
    "version": "1.0.0",
    "description": "",
    "main": "index.js",
    "scripts": {
      "start": "npm install && nodemon index.js"
    },
    "keywords": [],
    "author": "",
    "license": "ISC",
    "dependencies": {
      "express": "^4.19.2",
      "nodemon": "^3.1.2"
    }
}

然後一個指令就能建置 Image，並把 Container 跑起來

1	docker-compose up

同樣一個指令就能把所有的 Container 停掉

1	docker-compose down

以下說明所有的更動

Dockerfile 一般來說不需自己從頭開始撰寫所有步驟，可以到 DockerHub 找別人已經包好的 Image，尤其是官方的 Image 優先使用。

本 Container 只需要 nodejs 執行環境，所以從 DockerHub 找 node 的官方 Image，使用 alpine 版本是因為它是輕量的 Linux 發行版。

另外把 npm install 跟複製 index.js 拿掉，讓這個 Image 只是單純的 node 執行環境。
2. docker-compose.yml 檔案用來描述所有的服務與設定。
- 指定服務名稱，container名稱
- 可讀取.env的變數內容
- entrypoint是容器跑起來後要執行的指令，也就是程式進入點，這邊的設定會覆寫Dockerfile中的CMD設定
- volume是把本機的路徑映射到容器中，這樣程式碼的部分可以不用打包到Image裡面，而且容器被刪掉的話，資料也可以持續保存在本機

Step5

加入資料庫，這邊使用Postgres

1 2	# 先建立postgres的資料夾 mkdir -p postgres/data

services:
  express:
    ...
  postgres:
    image: postgres
    container_name: ${APP_NAME}_postgres
    restart: always
    user: "1000"  # WSL Only
    ports: 
      - "5442:5432"
    volumes:
      - ./postgres/data:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      POSTGRES_USER: ${DB_USERNAME}
      POSTGRES_PASSWORD: ${DB_PASSWORD}
      POSTGRES_DB: ${DB_DATABASE}

Step6

加入資料庫管理介面工具，pgAdmin，這樣就能連線進去新增資料表與資料。

1 2	# 先建立pgadmin的資料夾 mkdir pgadmin

services:
  express:
    ...
  postgres:
    ...
  pgadmin:
    image: dpage/pgadmin4
    container_name: ${APP_NAME}_pgadmin
    restart: "always"
    user: root
    environment:
      PGADMIN_DEFAULT_EMAIL: ${PGADMIN_USERNAME}
      PGADMIN_DEFAULT_PASSWORD: ${PGADMIN_PASSWORD}
    volumes:
      - ./pgadmin:/var/lib/pgadmin
    ports:
      - "5050:80"
    depends_on:
      - postgres

pgadmin相依（depends_on）於postgres，這樣啟動container時，會在postgres成功啟動後，才會接續啟動pgadmin
當沒有指定network時，container會預設使用default的網路，drive是bridge，而postgres預設expose是5432port，所以pgadmin可以直接連得到

1 2	docker network ls docker network inspect [NETWORK_NAME]

ports跟expose的區別

Step7

設定express連線postgres，讀取資料顯示出來。

services:
  express:
    ...
    depends_on:
      - postgres
    environment:
      - NODE_ENV=${NODE_ENV}
      - DB_USERNAME=${DB_USERNAME}
      - DB_PASSWORD=${DB_PASSWORD}
      - DB_DATABASE=${DB_DATABASE}

require('dotenv').config();
const { Pool } = require('pg');

const pool = new Pool({
    user: process.env.DB_USERNAME,
    password: process.env.DB_PASSWORD,
    host: 'postgres',
    port: 5432, // default Postgres port
    database: process.env.DB_DATABASE
});

module.exports = {
    query: (text, params) => pool.query(text, params)
};

db.js 是 node連結資料庫的方式，注意 host: postgres，這邊無法直接填ip，因為服務不會知道其他服務的ip，而是要直接填服務名稱！
資料庫連線字串參數可用environment帶入container中，這樣就能在最上層的.env統一管理環境變數

Step9

雖然可以用預設的default network很方便，但有時會想隔離container或做更細節的設定。

Docker可以用network來描述網路模型，network有許多驅動模式，目前先使用bridge模式。
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services:
express:
...
networks:
- app-network
postgres:
...
networks:
- app-network

networks:
app-network:
driver: bridge
將container指定要使用的network，同樣network之間就可以互相連結得到。
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docker network ls

docker network inspect [NetworkName]
練習

延伸Step9，新開一台資料庫服務，使網頁同時讀取兩個ㄌ藥庫的資料，但兩個資料庫服務彼此是隔離的。

Step10

docker-compose up
docker-compose up -d

sudo ls -al /var/lib/docker/containers
sudo cat /var/lib/docker/containers/[CONTAINER_ID]/[CONTAINER_ID]-json.log

docker-compose logs express

Step13

docker-compose.yml 檔案可以切分成

services:

  express:
    build: ./express
    container_name: ${APP_NAME}_express
    # ports: defined in [environment].yml
    # entrypoint: defined in [environment].yml
    volumes:
      - ./express/app:/app
    depends_on:
      - postgres
    networks:
      - app-network

services:

  express:
    ports:
      - "3000:3000"
      - "9229:9229"
    entrypoint: sh -c "npm install && npm run debug"

services:

  express:
    ports:
      - "80:3000"
    entrypoint: sh -c "npm install && npm run start"

這樣就能依環境切換不同的設定檔

# 開發環境
# 預設都不指定-f的話，就會抓docker-compose.yml跟docker-compose.override.yml
docker-compose up

# 正式環境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.production.yml up

常用連結

疑難排解

# Installing, this may take a few minutes...
# WslRegisterDistribution failed with error: 0x800701bc
# Error: 0x800701bc WSL 2 ???????????????????? visit https://aka.ms/wsl2kernel
請參考這篇的解法
https://blog.darkthread.net/blog/wsl2-gui/

# docker: Error response from daemon: driver failed programming external connectivity on endpoint test-nginx (8c9ad828c53e7b9be16d44bb032b7dab46c9fea745b1549c64e03374e967cfaa):  (iptables failed: iptables --wait -t nat -A DOCKER -p tcp -d 0/0 --dport 8099 -j DNAT --to-destination 172.17.0.2:80 ! -i docker0: iptables: No chain/target/match by that name. (exit status 1)).
sudo iptables -t filter -F
sudo iptables -t filter -X
sudo systemctl restart docker