學習Docker：現代應用容器化實踐

1. 介紹與基礎概念

Docker 是什麼？

Docker 是一個開源的容器化平台，能夠幫助開發者將應用程式及其所有依賴打包成一個標準化的單位，確保應用程式在不同環境中能夠一致運行。容器技術讓開發者能夠更輕鬆地管理應用程式的部署、擴展和運行，從而提升開發和運維效率。

容器化的優勢與應用場景

相比傳統的虛擬機（VM），Docker 容器具有更輕量化、啟動速度快、資源佔用少的優勢，適用於微服務架構、雲端運算、持續整合與持續部署（CI/CD）等場景。

Docker 的核心組件

映像檔（Image）：應用程式的執行環境及依賴包。
容器（Container）：根據映像檔啟動的運行實例。
倉庫（Registry）：儲存與分發 Docker 映像檔的服務，如 Docker Hub。

Docker 的安裝與基本配置

Docker 支援 Windows、macOS 和 Linux，可從官方網站下載並安裝。

2. Docker 基本操作

使用 Docker Hub 查找與下載映像檔

docker search nginx  # 查找官方的 Nginx 映像檔
docker pull nginx  # 下載 Nginx 映像檔

建立與運行 Docker 容器

docker run -d -p 8080:80 nginx  # 啟動 Nginx 容器，映射到本機的 8080 端口

管理容器

docker ps  # 查看運行中的容器
docker stop <container_id>  # 停止容器
docker rm <container_id>  # 刪除容器

進入容器環境與查看日誌

docker exec -it <container_id> /bin/bash  # 進入容器內部
docker logs <container_id>  # 查看容器日誌

3. 建立與管理 Docker 映像檔

編寫 Dockerfile 並建立自訂映像檔

FROM python:3.9
WORKDIR /app
COPY . .
RUN pip install -r requirements.txt
CMD ["python", "app.py"]

docker build -t my-python-app .
docker run -d -p 5000:5000 my-python-app

推送映像檔到 Docker Hub

docker tag my-python-app username/my-python-app
docker push username/my-python-app

4. Docker 網路與數據管理

Docker 的網路模式

Bridge（橋接網路）：適用於單機內部網絡通訊。
Host（主機網路）：容器直接使用主機網路。
自訂網路：可手動配置子網、IP 位址。

Docker Volume 與 Bind Mount

docker volume create mydata  # 創建數據卷
docker run -v mydata:/app/data my-python-app  # 掛載數據卷

5. 在本地與雲端部署應用

使用 Docker Compose 管理多容器應用

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "8080:80"
  app:
    image: my-python-app
    depends_on:
      - db
  db:
    image: mysql
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: example

docker-compose up -d  # 啟動多容器應用

雲端部署

Docker 可與 AWS ECS、Google Cloud Run、Azure 容器服務整合，實現高效的雲端部署。

6. 持續集成與持續部署（CI/CD）

使用 GitHub Actions 自動化部署

jobs:
  build:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v2
      - name: Build Docker Image
        run: docker build -t my-app .
      - name: Push to Docker Hub
        run: docker push my-app

7. 容器監控與安全性

使用 Prometheus、Grafana 監控容器

services:
  prometheus:
    image: prom/prometheus
    ports:
      - "9090:9090"
  grafana:
    image: grafana/grafana
    ports:
      - "3000:3000"

安全最佳實踐

使用 最小權限原則，避免以 root 身份運行容器。
啟用 映像檔掃描 來檢測潛在漏洞。
使用 資源隔離（如 cgroups、Seccomp） 保護系統安全。

8. 實戰範例與最佳實踐

範例 1：使用 Nginx 反向代理應用

server {
    listen 80;
    location / {
        proxy_pass http://app:5000;
    }
}

範例 2：部署 MySQL 容器並持久化數據

docker run -d -p 3306:3306 --name mysql -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=example -v mysql_data:/var/lib/mysql mysql

9. 結論與未來趨勢

Docker 改變了開發與部署的方式，使得應用程式能夠在不同環境中輕鬆運行。隨著雲原生技術的發展，Kubernetes、Serverless 和 WebAssembly 也成為重要的趨勢，建議開發者持續關注並學習。

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