Docker

可以將應用程式、依賴打包成一個映像檔 (image) ，並在隔離環境內運行 (container)

確保環境一致 (dev / test / prod)
簡化部署
提升 CI/CD 效率

Environment

Installation

https://docs.docker.com/engine/install/

sudo usermod -aG docker <user>

把使用者加進去 docker group

跑一個 container 起來看看

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80

~/project/
- docker-compose.yml

docker compose up

Image

建立 container 用的 template
包含所有所需運行 container 的檔案
read-only, 要修改 Image，只能再 build 一個

放在 Docker Hub 上的 Image:

https://hub.docker.com/search

Image 由多個 Layer 疊加而成
每 Layer 代表一次檔案系統變更
- (每次 build 產生的 file diff)
Image Layer 可被多個 Image 共用

減少重複儲存
提升 build cache 效率，加快 build、deploy

docker image ls
docker image inspect <image>
docker pull <image>

列出所有 host 上有的 image

查看某個 image 的 info

從 remote 拉取 image

常用指令

Container

隔離的執行環境

共享 Host Kernel
獨立的 process / network / fs
被資源限制

Cgroup (Control Group)
Namespace

使用 Linux 的技術

VM
- VM 有自己的 OS + Kernel
- 啟動慢，佔用空間大
- Hardware-level
Container
- Shared Host Kernel
- 啟動快，佔用空間極小
- OS-level

設計上，container 是短暫存在的，可被輕易刪除
檔案系統變動只會在 container layer (r/w layer)
- container 一刪除，變更就會消失
  - (但可以使用外部機制做 persistant)

特性

docker container ls
- alias: docker ps
- -a (也列出 stopped containers)

列出所有 host 上的 running containers

常用指令

image
- 用來建立 container
container
- image 的執行結果

Compose

透過 YAML 設定檔，描述整個應用架構

一次啟動多個 container
方便處理網路、依賴、配置

services:
  frontend:
    build: ./frontend
    ports:
      - "3000:3000"

  backend:
    build: ./backend
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      DB_HOST: db
    depends_on:
      - db

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  db_data:

docker compose stop
docker compose down
docker compose up
- -d (deattach console)

停止 container

停止 & 刪除 container

開啟 container

常用指令

Storage

container 的 persistant 方式分成

Bind Mount
Volume

Bind Mount

把 host 上的檔案或資料夾直接 mount 到 container 中
container 可以直接讀寫該檔案
container 被刪除，host 上檔案仍然會存在

開發時同步程式碼
同步設定檔
總之，想直接從 host 修改資料時

什麼時候用?

因為 container 可以直接操作 host 上的檔案，可能會影響其他 process
注意有沒有檔案權限問題
可以用 :ro 避免 container 修改 host 檔案

注意事項

嘗試更改 nginx 的設定檔

nginx configuration
- 在 /etc/nginx/ 內
- 主要設定檔是 /etc/nginx/nginx.conf
如果不知道裡面長怎樣，先進去 container 看看
- docker exec -it <container> bash
- cd /etc/nginx/
- ls

nginx.conf 的 http block 會 include conf.d/*
- 所以我們去 conf.d/ 看，應該會看到一個 default.conf
- 他就是預設的 nginx 頁面。
想要修改 default.conf，先在 container 外建立 default.conf
再 mount 到對應的位置。

server {
    listen 80;
    server_name localhost;

    location / {
        add_header Content-Type "text/plain";
        return 200 "Hello!!!\n";
    }
}

~/project/
- default.conf
- docker-compose.yml

docker compose down

關 & 刪 container

mount 過去

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80
    volumes:
    - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf

docker compose up -d

開 container

Volume

由 Docker 管理的 volume，不直接綁定 host 路徑
- 在 /var/lib/docker/volumes/<vol_name>
- 資料在 /var/lib/docker/volumes/<vol_name>/_data/
- 難以存取
可以被多個容器共用

production 環境的資料儲存
不想要綁實體路徑，只想要持久化
想方便移植

什麼時候用?

來開一個 pgSQL

services:
  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_USER: admin
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: testdb
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  pgdata:

跑起來 (寫進 docker-compose.yml)

再來，我們從 host 連去 pgSQL 看看

安裝 postgres client

sudo apt update
sudo apt install -y postgresql-client

連進去

psql -h 127.0.0.1 -U admin -d testdb

CREATE TABLE test (content TEXT);
INSERT INTO test (content) VALUES ('a'), ('b');
SELECT * FROM test;
exit

建表

插資料

讀資料

離開 postgresql-client

docker compose down && docker compose up -d

psql -h 127.0.0.1 -U admin -d testdb

刪&關&開

連進去

\l
\c testdb
\dt
SELECT * FROM test;

list db

切到 testdb

list tables

讀資料

docker volume ls
docker volume inspect <vol>
docker volume rm <vol>

列出所有 host 上有的 volume

查看某個 volume 的 info

刪除 volume

常用指令

Dockerfile

包含一步驟的指令，用於建立 image

FROM <image>
RUN <command>
WORKDIR <dir>
COPY <src> <dest>
CMD <command>

你的 base image

建立新 layer，執行指令

設定 Dockerfile 的 working dir

把 host 上的檔案複製到 image

container 跑起來的時候，跑的指令

我們目前沒有東西可以打包成 image，我們先來寫東西吧

import express from "express";
import pg from "pg";

const app = express();

const client = new pg.Client({
  host: "127.0.0.1",
  user: "admin",
  password: "password",
  database: "testdb",
});

await client.connect();

app.get("/", async (req, res) => {
  const result = await client.query("SELECT * FROM test");
  res.json(result.rows);
});

app.listen(3328, '0.0.0.0', () => {
  console.log("Server running on 3328");
});

連接到 testdb

在 / 回傳 test 內的資料

~/project/
- docker-compose.yml
- default.conf
- index.js

{
  "dependencies": {
    "express": "^5.2.1",
    "pg": "^8.20.0"
  }
}

~/project/
- docker-compose.yml
- default.conf
- index.js
- package.json

幫你們跑過了，會長這樣

FROM node:20

WORKDIR /app

COPY package.json ./
RUN npm install

COPY . .

EXPOSE 3328

CMD ["node", "index.js"]

~/project/
- default.conf
- docker-compose.yml
- Dockerfile
- index.js
- package.json

docker build -t web .

Build Image

-t 代表 tag (幫 image 命名)

docker image ls

把 web 加進去 compose

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80
    volumes:
    - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_USER: admin
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: testdb
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data
  web:
    image: web
    ports:
      - "3328:3328"

volumes:
  pgdata:

docker compose up -d

開 container

It's fucked up.

我們先不管這個問題，至少他跑起來了

build 區塊

可以告訴 compose 怎麼建置 image
用什麼 Dockerfile (預設: Dockerfile)

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80
    volumes:
    - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_USER: admin
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: testdb
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data
  web:
    image: web
    build:
      context: .
    ports:
      - "3328:3328"

volumes:
  pgdata:

在 up 的時候要求重新 build image

docker compose up --build

再來，看看我們的 image，看看有什麼問題

他超大的

Multi-Stage Build

FROM node:20

WORKDIR /app

COPY package.json ./
RUN npm install

COPY . .

EXPOSE 3328

CMD ["node", "index.js"]

FROM node:20 AS builder

WORKDIR /app

COPY package.json .
RUN npm install


FROM node:20-slim

WORKDIR /app

COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules

COPY . .

EXPOSE 3328

CMD ["node", "index.js"]

也可以用 .dockerignore 避免打包不要的東西進去，像是 .git/

Network

Bridge

host 上會有一個 virtual bridge "docker0"
透過 veth pair 接入 bridge

container

可以透過 NAT 連網
有一張 eth0
IP 由 docker DHCP 分配

Docker0

Docker embedded DNS

service name 會被解析成 container ip

所以，同個 network 內，可用 service name 作為 domain 跟其他 container 連線

address: 127.0.0.11

(127.0.0.0/8 是 loopback)

題外話 (nginx settings)

回到我們的 docker-compose.yml

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80
    volumes:
    - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_USER: admin
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: testdb
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data
  web:
    image: web
    ports:
      - "3328:3328"

volumes:
  pgdata:

如果不寫 networks

會自動建立一個 (bridge)

自動包含所有 services

所以 web 連線到 postgres, 會用 "db" 這個 DN

services:
  app:
    networks:
      - frontend

  api:
    networks:
      - frontend
      - backend

  db:
    networks:
      - backend
      
networks:
  frontend:
  backend:

自己寫 networks 通常用於網路隔離

Host

直接用 host network stack
不能 -p port mapping
- 像是前面的 index.js，他會直接 bind host:3328
沒有 Docker embedded DNS
- 直接用 host DNS resolver

Registry

集中儲存、管理、分發 Image 的地方

像是 GitHub 儲存 git repo 一樣

預設是 docker.io

Push Image

註冊 docker.com

Push Image

建立 PAT

Push Image

docker login docker.io -u <username>

Push Image

建立 Repository

Push Image

重新 Build Dokcer Image

因為我們的 repo 名稱是 <username>/web

所以 image 也要同名

Push Image

docker push <image>

services:
  nginx:
    image: nginx
    ports:
    - 80:80
    volumes:
    - ./default.conf:/etc/nginx/conf.d/default.conf

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_USER: admin
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: testdb
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data
  web:
    image: speedcubing/web
    ports:
      - "3328:3328"

volumes:
  pgdata:

這時，我們的 image 如果改好

他就會去 Dockerhub pull

Github Container Registry

GitHub 用於存放 Docker Image 的服務

Github Container Registry

docker.io -> ghcr.io

Docker

Environment

Installation

跑一個 container 起來看看

Image

常用指令

Container

使用 Linux 的技術

特性

常用指令

Compose

常用指令

Storage

Bind Mount

什麼時候用?

注意事項

嘗試更改 nginx 的設定檔

Volume

什麼時候用?

來開一個 pgSQL

常用指令

Dockerfile

Build Image

Multi-Stage Build

Network

Bridge

Docker embedded DNS

Host

Registry

Push Image

Push Image

Push Image

Push Image

Push Image

Push Image

Github Container Registry

Github Container Registry

結束