🐳 什麼是Docker？

📖 定義

Docker是一個在稱為容器的隔離環境中執行應用程式的平台。容器將應用程式與其所有相依項目打包在一起，確保它在任何地方都能相同執行。它解決了「在我的機器上可以執行...」的問題，使開發、測試和部署變得簡單而一致。

🎯 透過類比理解

運輸貨櫃

將Docker比作物流中的貨櫃：

傳統運輸 (VM)
├─ 每個物品不同的包裝
├─ 尺寸/重量各異
├─ 運輸方式不同
└─ 低效、複雜

貨櫃運輸 (Docker)
├─ 標準化貨櫃
├─ 可容納任何貨物
├─ 船、卡車、火車通用
└─ 高效、簡單

Docker容器 = 標準化軟體套件

公寓 vs 獨棟房屋

虛擬機 (VM) = 獨棟房屋
├─ 每棟都需要完整基礎設施
├─ 土地、建築、水電全部獨立
├─ 成本高
└─ 啟動慢

Docker容器 = 公寓
├─ 共享基礎設施（土地、建築）
├─ 每個單元獨立
├─ 高效
└─ 快速入住

⚙️ 運作原理

1. Docker架構

┌─────────────────────────────────────┐
│       Docker客戶端 (CLI)            │
│  docker run, docker build, etc.     │
└───────────────┬─────────────────────┘
                │ API呼叫
┌───────────────▼─────────────────────┐
│         Docker守護程序              │
│    容器/映像管理                     │
└───────────────┬─────────────────────┘
                │
┌───────────────▼─────────────────────┐
│    容器（執行中的應用程式）           │
│  ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐            │
│  │App 1│ │App 2│ │App 3│            │
│  └─────┘ └─────┘ └─────┘            │
└─────────────────────────────────────┘
                │
┌───────────────▼─────────────────────┐
│       主機作業系統 (Linux核心)       │
└─────────────────────────────────────┘

2. 映像 vs 容器

映像 = 藍圖、類別
├─ 唯讀
├─ 分層結構
├─ 可重用
└─ 例如：ubuntu、node、nginx

容器 = 執行實例、物件
├─ 從映像建立
├─ 可執行
├─ 隔離環境
└─ 可建立多個實例

關係：
映像 → 容器1
    → 容器2
    → 容器3

3. Dockerfile → 映像 → 容器

1. 編寫Dockerfile（配方）
   ├─ FROM node:18
   ├─ COPY package.json .
   ├─ RUN npm install
   └─ CMD ["npm", "start"]

2. 建置映像（烹飪）
   docker build -t my-app .

3. 執行容器（上菜）
   docker run -p 3000:3000 my-app

💡 實際範例

編寫Dockerfile

# Node.js應用程式Dockerfile

# 基礎映像
FROM node:18-alpine

# 設定工作目錄
WORKDIR /app

# 複製package.json
COPY package*.json ./

# 安裝相依套件
RUN npm ci --only=production

# 複製原始碼
COPY . .

# 暴露埠號
EXPOSE 3000

# 環境變數
ENV NODE_ENV=production

# 容器啟動時執行的命令
CMD ["node", "server.js"]

建置和執行映像

# 1. 建置映像
docker build -t my-node-app:1.0 .
# -t: 標籤（名稱:版本）
# .: 使用目前目錄的Dockerfile

# 2. 檢查映像
docker images
# REPOSITORY      TAG       IMAGE ID       CREATED
# my-node-app     1.0       abc123         2分鐘前

# 3. 執行容器
docker run -d \
  --name my-app \
  -p 3000:3000 \
  -e NODE_ENV=production \
  my-node-app:1.0

# -d: 背景執行
# --name: 容器名稱
# -p: 埠號對映（主機:容器）
# -e: 環境變數

# 4. 檢查執行中的容器
docker ps

# 5. 查看日誌
docker logs my-app

# 6. 存取容器內部
docker exec -it my-app sh

# 7. 停止容器
docker stop my-app

# 8. 刪除容器
docker rm my-app

# 9. 刪除映像
docker rmi my-node-app:1.0

Docker Compose（管理多個容器）

# docker-compose.yml

version: '3.8'

services:
  # Web應用程式
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
      - DB_HOST=database
    depends_on:
      - database
      - redis
    volumes:
      - ./logs:/app/logs

  # 資料庫
  database:
    image: mysql:8.0
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=secret
      - MYSQL_DATABASE=myapp
    volumes:
      - db-data:/var/lib/mysql
    ports:
      - "3306:3306"

  # 快取
  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"

  # Nginx（反向代理）
  nginx:
    image: nginx:alpine
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - ./nginx.conf:/etc/nginx/nginx.conf
    depends_on:
      - web

volumes:
  db-data:

# Docker Compose命令

# 啟動所有服務
docker-compose up -d

# 查看日誌
docker-compose logs -f web

# 重啟特定服務
docker-compose restart web

# 擴展服務
docker-compose up -d --scale web=3

# 停止並刪除所有服務
docker-compose down

# 刪除包含資料卷
docker-compose down -v

實戰範例：React + Node.js + MongoDB

# frontend/Dockerfile
FROM node:18-alpine AS build

WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

# 使用Nginx提供靜態檔案
FROM nginx:alpine
COPY --from=build /app/build /usr/share/nginx/html
EXPOSE 80
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

# backend/Dockerfile
FROM node:18-alpine

WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
COPY . .

EXPOSE 5000
CMD ["node", "server.js"]

# docker-compose.yml
version: '3.8'

services:
  frontend:
    build:
      context: ./frontend
    ports:
      - "80:80"
    depends_on:
      - backend

  backend:
    build:
      context: ./backend
    ports:
      - "5000:5000"
    environment:
      - MONGO_URL=mongodb://mongodb:27017/myapp
    depends_on:
      - mongodb

  mongodb:
    image: mongo:6
    volumes:
      - mongo-data:/data/db
    ports:
      - "27017:27017"

volumes:
  mongo-data:

管理資料卷

# 建立資料卷
docker volume create my-data

# 列出資料卷
docker volume ls

# 將資料卷掛載到容器
docker run -v my-data:/app/data my-app

# 掛載主機目錄（開發時有用）
docker run -v $(pwd):/app my-app

# 唯讀掛載
docker run -v $(pwd):/app:ro my-app

# 刪除資料卷
docker volume rm my-data

# 刪除所有未使用的資料卷
docker volume prune

.dockerignore檔案

# .dockerignore

# Git
.git
.gitignore

# Node
node_modules
npm-debug.log

# 環境設定
.env
.env.local

# 建置輸出
dist
build

# IDE
.vscode
.idea

# 測試
coverage
*.test.js

# 文件
README.md
docs/

🤔 常見問題

Q1. Docker vs 虛擬機？

虛擬機 (VM)
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│   App A         │ │   App B         │
│   Libs          │ │   Libs          │
│   客戶作業系統   │ │   客戶作業系統   │
│   (Linux)       │ │   (Ubuntu)      │
└─────────────────┘ └─────────────────┘
┌─────────────────────────────────────┐
│        虛擬機監控程式 (VMware等)    │
└─────────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────┐
│         主機作業系統                │
└─────────────────────────────────────┘

Docker容器
┌───────┐ ┌───────┐ ┌───────┐
│ App A │ │ App B │ │ App C │
│ Libs  │ │ Libs  │ │ Libs  │
└───────┘ └───────┘ └───────┘
┌─────────────────────────────┐
│    Docker引擎               │
└─────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────┐
│    主機作業系統 (Linux核心) │
└─────────────────────────────┘

比較：
           VM              Docker
大小       GB              MB
啟動       分鐘            秒
隔離       完全            行程層級
效能       開銷大          接近原生
可攜性     低              高

Q2. 什麼是Docker映像層？

FROM node:18          # 層1：基礎映像
WORKDIR /app          # 層2：工作目錄
COPY package.json .   # 層3：package.json
RUN npm install       # 層4：安裝相依套件
COPY . .              # 層5：原始碼
CMD ["node", "app.js"]# 層6：啟動命令

# 層快取
# - 未更改的層會被重用
# - 加快建置速度

# ✅ 好的做法：頻繁更改的內容放在後面
COPY package.json .
RUN npm install       # 快取（如果package.json未更改）
COPY . .              # 只有程式碼更改

# ❌ 不好的做法：頻繁更改的內容放在前面
COPY . .              # 每次程式碼更改
RUN npm install       # npm install會重新執行！

Q3. 什麼是容器編排？

單一伺服器
┌─────────────────────┐
│  ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ │
│  │C1 │ │C2 │ │C3 │ │
│  └───┘ └───┘ └───┘ │
└─────────────────────┘

編排 (Kubernetes)
┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│ Server1 │ │ Server2 │ │ Server3 │
│ ┌───┐   │ │ ┌───┐   │ │ ┌───┐   │
│ │C1 │   │ │ │C2 │   │ │ │C3 │   │
│ └───┘   │ │ └───┘   │ │ └───┘   │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘

功能：
- 自動部署
- 擴展（自動擴容/縮容）
- 負載平衡
- 自我修復（容器死亡時重啟）
- 滾動更新

工具：
- Kubernetes（最流行）
- Docker Swarm
- Amazon ECS

Q4. 在開發環境中使用Docker？

# 情境：團隊成員環境各不相同

# 成員A：macOS、Node 16
# 成員B：Windows、Node 18
# 成員C：Linux、Node 14

# 問題：「在我的機器上可以執行...」

# 解決方案：使用Docker統一環境

# docker-compose.yml
version: '3.8'
services:
  app:
    image: node:18
    volumes:
      - .:/app
    working_dir: /app
    command: npm run dev
    ports:
      - "3000:3000"

# 所有團隊成員使用相同環境
docker-compose up

# 優勢：
# 1. 無需安裝Node.js
# 2. 版本統一
# 3. 相依套件隔離
# 4. 環境設定共享

Q5. Docker安全性？

# ✅ 安全最佳實務

# 1. 最小權限基礎映像
FROM node:18-alpine  # ✅ 小而安全
FROM node:18         # ❌ 不必要的工具

# 2. 以非root使用者執行
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs
RUN adduser -S nodejs -u 1001
USER nodejs  # ✅ 最小化權限

# 3. 排除敏感資訊
# 新增到.dockerignore
.env
*.key
secrets/

# 4. 多階段建置（刪除不必要的工具）
FROM node:18 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm run build

FROM node:18-alpine  # 更小的映像
COPY --from=builder /app/dist ./dist
CMD ["node", "dist/main.js"]

# 5. 掃描映像
docker scan my-image

# 6. 唯讀根檔案系統
docker run --read-only my-app

# 7. 資源限制
docker run --memory="512m" --cpus="1" my-app

🎓 下一步

理解Docker後，探索：

什麼是Git？（即將推出）- 版本控制和部署
什麼是Node.js？（即將推出）- 使用Docker部署Node應用程式
什麼是TDD？ - 在Docker中執行測試

親自嘗試

# 1. 檢查Docker安裝
docker --version

# 2. Hello World
docker run hello-world

# 3. 執行Nginx
docker run -d -p 8080:80 nginx
# 造訪 http://localhost:8080

# 4. 檢查容器
docker ps

# 5. 停止並刪除
docker stop <container-id>
docker rm <container-id>

# 6. 容器化你的應用程式
# - 編寫Dockerfile
# - docker build
# - docker run

有用的命令

# 映像管理
docker pull nginx              # 下載映像
docker images                  # 列出映像
docker rmi nginx               # 刪除映像

# 容器管理
docker run                     # 執行容器
docker ps                      # 執行中的容器
docker ps -a                   # 所有容器
docker stop <id>               # 停止容器
docker start <id>              # 啟動容器
docker restart <id>            # 重啟容器
docker rm <id>                 # 刪除容器

# 日誌和除錯
docker logs <id>               # 查看日誌
docker logs -f <id>            # 追蹤日誌
docker exec -it <id> sh        # 存取容器shell
docker inspect <id>            # 詳細資訊

# 清理
docker system prune            # 刪除未使用的資源
docker system prune -a         # 刪除所有未使用的資源
docker volume prune            # 刪除未使用的資料卷

🎬 總結

Docker是現代開發的必備工具：

容器：隔離的執行環境
映像：應用程式套件
可攜性：在任何地方都能相同執行
高效性：輕量且快速

使用Docker解決「在我的機器上可以執行」的問題！ 🐳✨

📖 定義​

🎯 透過類比理解​

運輸貨櫃​

公寓 vs 獨棟房屋​

⚙️ 運作原理​

1. Docker架構​

2. 映像 vs 容器​

3. Dockerfile → 映像 → 容器​

💡 實際範例​

編寫Dockerfile​

建置和執行映像​

Docker Compose（管理多個容器）​

實戰範例：React + Node.js + MongoDB​

管理資料卷​

.dockerignore檔案​

🤔 常見問題​

Q1. Docker vs 虛擬機？​

Q2. 什麼是Docker映像層？​

Q3. 什麼是容器編排？​

Q4. 在開發環境中使用Docker？​

Q5. Docker安全性？​

🎓 下一步​

親自嘗試​

有用的命令​

🎬 總結​

📖 定義

🎯 透過類比理解

運輸貨櫃

公寓 vs 獨棟房屋

⚙️ 運作原理

1. Docker架構

2. 映像 vs 容器

3. Dockerfile → 映像 → 容器

💡 實際範例

編寫Dockerfile

建置和執行映像

Docker Compose（管理多個容器）

實戰範例：React + Node.js + MongoDB

管理資料卷

.dockerignore檔案

🤔 常見問題

Q1. Docker vs 虛擬機？

Q2. 什麼是Docker映像層？

Q3. 什麼是容器編排？

Q4. 在開發環境中使用Docker？

Q5. Docker安全性？

🎓 下一步

親自嘗試

有用的命令

🎬 總結