開發者必學 Docker：映像檔、容器與 Compose

你聽過 Docker 和容器，但當你嘗試使用時，卻被映像檔（image）、容器（container）、磁碟區（volume）和 Compose 等術語搞得暈頭轉向。或者你已經在使用 Docker，但映像檔過於龐大、建置速度緩慢，管理多個服務更是麻煩。本指南將化繁為簡，涵蓋開發者必備的 Docker 核心知識，專注於你真正需要知道的重點，以高效地建置、執行和管理容器化應用程式。

為什麼需要 Docker？它解決了什麼問題

在 Docker 出現之前，部署應用程式意味著必須完全匹配環境：特定的作業系統版本、函式庫和設定。「在我的機器上可以運作」之所以成為陳腔濫調，正是因為它經常發生。Docker 透過將應用程式及其相依性打包成一個可攜的單元——容器——來解決這個問題。容器輕量、隔離，並且在任何安裝了 Docker 的地方都能一致地執行。

映像檔 vs. 容器：核心區別

映像檔是一個唯讀範本，包含你的應用程式碼、執行環境、函式庫和設定。容器則是映像檔的執行實例。可以將映像檔想成類別（class），容器想成物件（object）。你可以從同一個映像檔執行多個容器，每個容器彼此隔離。

映像檔如何建置

映像檔是從 Dockerfile 建置而成，這是一個包含指令的文字檔。以下是一個 Node.js 應用程式的最小範例：

FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["node", "server.js"]

每個指令都會建立一個層（layer）。層會被快取，因此如果你只修改原始碼，Docker 會重複使用相依性的快取層，讓重新建置變得快速。

建置與執行

建置映像檔並執行容器：

docker build -t my-app .
docker run -p 3000:3000 my-app

-p 旗標會將主機的 3000 埠對應到容器的 3000 埠。

打造高效 Docker 映像檔的最佳實踐

過大的映像檔會拖慢建置、推送和部署的速度。遵循以下做法來保持映像檔精簡：

• 盡可能使用官方的 slim 或 alpine 基礎映像檔。例如，node:18-alpine 比 node:18 小得多。
• 利用多階段建置（multi-stage builds） 將建置時期的相依性與執行時期分離，讓最終映像檔保持最小。
• 合併 RUN 指令 以減少層數，並在同一層中清理套件管理員的快取。
• 使用 .dockerignore 檔案 從建置上下文中排除不必要的檔案（例如 node_modules、.git）。

以下是一個 Go 應用程式的多階段 Dockerfile：

# Build stage
FROM golang:1.21-alpine AS builder
WORKDIR /src
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download
COPY . .
RUN CGO_ENABLED=0 go build -o /app/main .

# Final stage
FROM alpine:latest
COPY --from=builder /app/main /main
CMD ["/main"]

最終映像檔只包含編譯後的執行檔和 Alpine，不包含 Go 工具鏈。

使用磁碟區管理資料

容器是短暫的；當它們被移除時，資料也會遺失。磁碟區（Volumes） 能將資料保存在容器生命週期之外。可用於資料庫、上傳檔案或任何需要在重啟後存續的狀態。

docker run -v my-data:/var/lib/postgresql/data postgres

這會建立一個由 Docker 管理的具名磁碟區 my-data。在開發時，你也可以將原始碼綁定掛載（bind-mount）到容器中，以實現即時重新載入：

docker run -v $(pwd):/app -p 3000:3000 my-app

Docker Compose：編排多個容器

真實的應用程式通常需要多個服務：網頁伺服器、資料庫、快取。使用 docker run 逐一啟動既繁瑣又容易出錯。Docker Compose 讓你透過單一 YAML 檔案定義並執行多容器應用程式。

實用的 docker-compose.yml

以下是一個包含 PostgreSQL 和 Redis 的 Node.js 應用程式 Compose 檔案：

version: '3.8'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - DATABASE_URL=postgres://user:pass@db:5432/mydb
      - REDIS_URL=redis://cache:6379
    depends_on:
      - db
      - cache
  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: pass
      POSTGRES_DB: mydb
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
  cache:
    image: redis:7-alpine
volumes:
  postgres_data:

執行 docker compose up 即可啟動所有服務。Compose 會建立一個預設網路，讓容器可以透過服務名稱（例如 db、cache）互相聯繫。

常用的 Compose 指令

• docker compose up -d – 以分離模式（背景）啟動。
• docker compose logs -f web – 持續追蹤某個服務的日誌。
• docker compose exec web sh – 在執行中的容器內開啟 shell。
• docker compose down – 停止並移除容器、網路和磁碟區（除非磁碟區是外部的）。

何時使用 Docker Compose 與 Kubernetes

Docker Compose 非常適合本機開發、測試和小型部署。Kubernetes 則擅長在生產環境中大規模地跨叢集編排容器。對許多開發者而言，Compose 足以應付日常工作，當你需要自動擴展、自我修復和進階網路功能時，再進階到 Kubernetes 即可。

常見問題

映像檔和容器有什麼區別？

映像檔是包含應用程式和相依性的唯讀範本。容器是映像檔的執行實例。你可以從一個映像檔執行多個容器。

如何縮小 Docker 映像檔的大小？

使用較小的基礎映像檔（如 Alpine）、多階段建置、合併 RUN 指令，並使用 .dockerignore 檔案排除不必要的檔案。

我可以在生產環境中使用 Docker Compose 嗎？

可以，對於小規模部署而言。對於更大、動態的環境，Kubernetes 或 Docker Swarm 更為合適。

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