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Docker 基本教學 - 從無到有 Docker-Beginners-Guide 教你用 Docker 建立 Django + PostgreSQL 📝

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Docker 基本教學 - 從無到有 Docker-Beginners-Guide

教你用 Docker 建立 Django + PostgreSQL 📝

• Youtube Tutorial PART 1 - Docker 基本教學 - 從無到有 Docker-Beginners-Guide
• Youtube Tutorial PART 2 - 用 Docker 實戰 Django 以及 Postgre
• Youtube Tutorial PART 3 - Docker 基本教學 - 透過 portainer 管理 Docker
• Youtube Tutorial PART 4 - Docker push image to Docker Hub 教學

簡介

Docker

Containers as a Service ( CaaS ) - 容器如同服務

算是近幾年才開始紅的技術，蠻多公司都有使用 Docker，而且真的很方便，值得大家去了解一下 😄

如果你有環境上不統一的問題？ 請用 Docker 😄

如果你有每次建立環境都快抓狂的問題？ 請用 Docker 😊

如果你想要高效率、輕量、秒開的環境，請用 Docker 😊

如果你不想搞死自己，請用 Docker 😄

如果你想潮到出水，請一定要用 Docker 😆

什麼是 Docker

Docker 是一個開源專案，出現於 2013 年初，最初是 Dotcloud 公司內部的 Side-Project。

它基於 Google 公司推出的 Go 語言實作。（ Dotcloud 公司後來改名為 Docker ）

技術原理我們這邊就不提了，簡單提一下他的好處。

我們先來看看官網的說明

Comparing Containers and Virtual Machines ( 傳統的虛擬化 )

從這張圖可以看出 Containers 並沒有 OS ，容量自然就小，而且啟動速度神快

詳細可參考 https://www.docker.com/what-container

Virtual Machines 是什麼？

類似 https://www.virtualbox.org/，我們可能用它裝裝看其他作業系統，例如說

我是 MAC，但我想玩 Windows，我就會在 MAC 中裝 VM 並且灌 Windows 系統。

一個表格了解 Docker 有多棒 👍

Feauture	Containers	Virtual Machines ( 傳統的虛擬化 )
啟動	秒開	最快也要分鐘
容量	MB	GB
效能	快	慢
支援數量	非常多 Containers	10多個就很了不起了
複製相同環境	快	超慢

不理解:question::question::question:

我們來看一張圖，包準你懂

圖的來源 https://blog.jayway.com/2015/03/21/a-not-very-short-introduction-to-docker/

為什麼要使用 Docker

潮～ 不解釋 😆

更有效率的利用資源

比起像是 https://www.virtualbox.org/，Docker 的利用率更高，我們可以設定更多

的 Containers ，而且啟動速度飛快！！:flushed:

統一環境

相信大家都有每次搞電腦的環境都搞的很煩的經驗 😠

假設今天公司來了個新同事，就又要幫他建立一次環境 😑

不然就是，我的電腦 run 起來正常阿～ 你的怎麼不行，是不是 xxx 版本的關係阿 😂

相信大家多多少少都遇過上面這些事情，我們可以透過 Docker 來解決這些問題，

保持大家環境一致，而且要建立的時候也很快 😄

對於 DevOps 的好處

對於 DevOps 來說，最希望的就是可以設定一次，將來在其他地方都可以快速建立環境且正常執行。

Docker 概念

建議大家先了解一下 Docker 中的幾個名詞，分別為

Image

映像檔，可以把它想成是以前我們在玩 VM 的 Guest OS（ 安裝在虛擬機上的作業系統 ）。

Image 是唯讀（ R\O ）

Container

容器，利用映像檔（ Image ）所創造出來的，一個 Image 可以創造出多個不同的 Container，

Container 也可以被啟動、開始、停止、刪除，並且互相分離。

Container 在啟動的時候會建立一層在最外（上）層並且是讀寫模式（ R\W ）。

這張圖解釋了 Image 是唯讀（ R\O ）以及 Container 是讀寫模式（ R\W ） 的關係

更多關係可參考 https://docs.docker.com/engine/userguide/storagedriver/imagesandcontainers/#images-and-layers

Registry

可以把它想成類似 GitHub，裡面存放了非常多的 Image ，可在 Docker Hub 中查看。

更詳細的我這邊就不再解釋惹，留給大家做作功課:stuck_out_tongue:

安裝

Windows

請先到 Docker 官網

https://www.docker.com/docker-windows

下載 stable 版本

接下來就是無腦安裝，安裝完後他會叫你登出電腦，點下去後就會幫你登出電腦

接著如果你的電腦沒有啟用 Hyper-V ，他會叫你重啟電腦 (一樣，點下去就對惹)

( 更多可 Hyper-V 介紹請參考 https://docs.microsoft.com/zh-tw/virtualization/hyper-v-on-windows/about/ )

重新開機後，你就會發現可愛的 Docker 在右下角蹦出來惹

我們可以再用 cmd 確認一下是否有成功安裝

docker --version
docker-compose --version

記得再設定一個東西 Shared Drives

裝完了之後，建議大家再多裝一個 Kitematic，他是 GUI 介面的，方便你使用 Docker，

( 後面會再介紹一個更贊的 GUI 介面 portainer 😁 )

我知道打指令很潮，但還是建議裝一下。

直接對著你的 Docker 圖示右鍵，就可以看到 Kitematic

下載回來直接解壓縮雙點擊即可使用

MAC

MAC 我本身也有，但因為更早之前就裝了，步驟就沒記錄了，基本上大同小異

https://www.docker.com/docker-mac

指令介紹

接著介紹一些 Docker 的指令，

Docker 的指令真的很多，這裡就介紹我比較常用的或是實用的指令

查看目前 images

docker images

建立 image

docker create [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

詳細的參數可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/create/

範例 ( 建立一個名稱為 busybox 的 image )

docker create -it --name busybox busybox

刪除 Image

docker rmi [OPTIONS] IMAGE [IMAGE...]

查看目前運行的 container

docker ps

查看目前全部的 container（ 包含停止狀態的 container ）

docker ps -a

新建並啟動 Container

docker run [OPTIONS] IMAGE[:TAG|@DIGEST] [COMMAND] [ARG...]

舉個例子

docker run -d -p 80:80 --name my_image nginx

-d 代表在 Detached（ 背景 ）執行，如不加 -d，預設會 foreground ( 前景 ) 執行

-p 代表將本機的 80 port 的所有流量轉發到 container 中的 80 port

--name 設定 container 的名稱

在舉一個例子

 docker run -it --rm busybox

--rm 代表當 exit container 時，會自動移除 container。 ( incompatible with -d )

更詳細的可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/run/

啟動 Container

docker start [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

（ container ID 寫幾個就可以了，和 Git 的概念是一樣的 ，

不了解 Git 可以參考 Git-Tutorials GIT基本使用教學）

停止 Container

docker stop [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

重新啟動 Container

docker restart [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

删除 Container

docker rm [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]

--volumes , -v 加上這個參數，會移除掉連接到這個 container 的 volume。

可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/rm/

進入 Container

docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...]
docker exec -it <Container ID> bash

打指令比較潮，或是說你也可以透過 Kitematic 進入。

當我們進入了 Container 之後，有時候想看一下裡面 Linux 的版本，

這時候可以使用以下指令查看

cat /etc/os-release

查看 Container 詳細資料

docker inspect [OPTIONS] NAME|ID [NAME|ID...]

查看 log

docker logs [OPTIONS] CONTAINER

--follow , -f , Follow log output

更詳細的可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/logs/

顯示容器資源 ( CPU , I/O ...... )

docker stats [OPTIONS] [CONTAINER...]

停止指定的 CONTAINER 中全部的 processes

docker pause CONTAINER [CONTAINER...]

執行 docker pause 之後，可以試這用 docker ps 查看，會發現

還是有在執行，這裡拿 docker stop 比較一下，差異如下。

docker stop : process 級別。

docker pause: container 級別。

恢復指定暫停的 CONTAINER 中全部的 processes

docker unpause CONTAINER [CONTAINER...]

docker tag

docker tag SOURCE_IMAGE[:TAG] TARGET_IMAGE[:TAG]

範例

docker tag 0e5574283393 twtrubiks/nginx:version1.0

更多可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/tag/

儲存 image 成 tar 檔案

docker save [OPTIONS] IMAGE [IMAGE...]

範例

docker save busybox > busybox.tar

更多可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/save/

載入 image

docker load [OPTIONS]

範例

docker load < busybox.tar

更多可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/load/

顯示 image 的 history，查詢 image 的每一層

docker history [OPTIONS] IMAGE

在 docker 中，一層一層的概念很重要。

更多可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/history/

其他指令

刪除所有 dangling images

docker image prune

移除全部 unused images (不只 dangling images)

docker image prune -a

更多資訊可參考 image_prune

停止所有正在運行的 Container

docker container stop $(docker ps -q)

更多資訊可參考 container_stop

移除全部停止的 containers

docker container prune

更多資訊可參考 container_prune

Volume

接下來要介紹 Volume，Volume 是 Docker 最推薦存放 persisting data（ 數據 ）的機制，

使用 Volume 有下列優點

• Volumes are easier to back up or migrate than bind mounts.
• You can manage volumes using Docker CLI commands or the Docker API.
• Volumes work on both Linux and Windows containers.
• Volumes can be more safely shared among multiple containers.
• Volume drivers allow you to store volumes on remote hosts or cloud providers, to encrypt the contents of volumes, or to add other functionality.
• A new volume's contents can be pre-populated by a container.

在 container 的可寫層中，使用 volume 是一個比較好的選擇，因為他不會增加 container 的容量，

volume 的內容存在於 container 之外。

也可參考下圖

更詳細的可參考 https://docs.docker.com/engine/admin/volumes/volumes/

查看目前的 volume

docker volume ls [OPTIONS]

創造一個 volume

docker volume create [OPTIONS] [VOLUME]

刪除一個 volume

docker volume rm [OPTIONS] VOLUME [VOLUME...]

查看 volume 詳細資料

docker volume inspect [OPTIONS] VOLUME [VOLUME...]

移除全部未使用的 volume

docker volume prune [OPTIONS]

network

建議大家花點時間研究 docker 中的 network，會蠻有幫助的 😃

查看目前 docker 的網路清單

docker network ls [OPTIONS]

詳細可參考 https://docs.docker.com/engine/userguide/networking/

docker 中的網路主要有三種 Bridge、Host、None，預設皆為 Bridge 模式。

指定 network 範例 ( 指定使用 host 網路 )

docker run -it --name busybox --rm --network=host busybox

建立 network

docker network create [OPTIONS] NETWORK

移除 network

docker network rm NETWORK [NETWORK...]

移除全部未使用的 network

docker network prune [OPTIONS]

查看 network 詳細資料

docker network inspect [OPTIONS] NETWORK [NETWORK...]

將 container 連接 network

docker network connect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

更多詳細資料可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/network_connect/

Disconnect container network

docker network disconnect [OPTIONS] NETWORK CONTAINER

更多詳細資料可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/network_disconnect/

User-defined networks

這個方法是官方推薦的 👍

透過內建的 DNS 伺服器，可以直接使用容器名稱，就可解析出 IP，不需要再使用 IP 讓容器互相

溝通，我們只需要知道容器的名稱就可以連接到容器。

更多詳細資料可參考 https://docs.docker.com/engine/userguide/networking/#user-defined-networks

docker-compose

再來要介紹 docker-compose，可參考官網 https://docs.docker.com/compose/

Compose 是定義和執行多 Container 管理的工具，不懂我在說什麼:question::question::question:

試著想想看，通常一個 Web 都還會有 DB，甚至可能還有 Redis 或 Celery，

所以說我們需要有 Compose 來管理這些，透過 docker-compose.yml ( YML 格式 ) 文件。

docker-compose.yml 的寫法可參考 https://docs.docker.com/compose/compose-file/

也可以直接參考官網範例 https://docs.docker.com/compose/compose-file/#compose-file-structure-and-examples

Compose 的 Command-line 很多和 Docker 都是類似的，

可參考 https://docs.docker.com/glossary/?term=compose

查看目前 Container

docker-compose ps

加上 -q 的話，只顯示 id

docker-compose ps -q

啟動 Service 的 Container

docker-compose start  [SERVICE...]

停止 Service 的 Container ( 不會刪除 Container )

docker-compose stop [options] [SERVICE...]

重啟 Service 的 Container

docker-compose restart [options] [SERVICE...]

Builds, (re)creates, starts, and attaches to containers for a service

docker-compose up [options] [--scale SERVICE=NUM...] [SERVICE...]

加個 -d，會在背景啟動，一般建議正式環境下使用。

docker-compose up -d

up 這個功能很強大，建議可以參考 https://docs.docker.com/compose/reference/up/

docker-compose down

docker-compose down [options]

down 這個功能也建議可以參考 https://docs.docker.com/compose/reference/down/

舉個例子

docker-compose down -v

加個 -v 就會順便幫你把 volume 移除（ 移除你在 docker-compose.yml 裡面設定的 volume ）

在指定的 Service 中執行一個指令

docker-compose run [options] [-v VOLUME...] [-p PORT...] [-e KEY=VAL...] SERVICE [COMMAND] [ARGS...]
[ARGS...]

舉個例子

docker-compose run web bash

在 web Service 中執行 bash 指令

可參考 https://docs.docker.com/compose/reference/run/

觀看 Service logs

docker-compose logs [options] [SERVICE...]

檢查 docker-compose.yml 格式是否正確

docker-compose config

如下指令，和 docker exec 一樣

docker-compose exec

範例 ( 進入 web 這個 service 的 bash )

docker-compose exec web bash

顯示被使用到的 container 中的 images 清單

docker-compose images

移除 service containers

docker-compose rm

Pushes images 到 docker hub

docker-compose push

目前這個指令其實我也搞不太懂，可參考 docker/compose#4283

官網也解釋的沒有很清楚 https://docs.docker.com/compose/reference/push/

Docker Registry

可以把它想成是一個類似 github 的地方，只不過裡面變成是存 docker 的東西，當然，

也可以自己架，但會有一些額外的成本，像是網路，維護等等，這部分就要自己衡量了:grinning:

接下來教大家如何將 image push 到 Docker Registry 😃

• Youtube Tutorial PART 4 - Docker push image to Docker Hub 教學

首先，先登入 Docker Registry ( 註冊流程很簡單，我就跳過了 )

docker login

舉個例子，先 run 一個 busybox 的容器

docker run -it busybox

接著在裡面新增一筆資料

 echo 'text' > data.txt

然後打開另一個 terminal ，使用 docker ps 查看目前容器的 id

再來使用像 git 一樣的方式 commit

docker commit

docker commit [OPTIONS] CONTAINER [REPOSITORY[:TAG]]

可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/commit/

docker commit -m "test" 4fb4ef51e917 twtrubiks/my_busybox

-m commit message ，和 git 一樣。

twtrubiks/my_busybox 則為我們定義的 REPOSITORY。

這時候可以用 docker images 查看

最後 push

docker push twtrubiks/my_busybox

docker 是一層一層的概念，他只會 push 自己新增的幾層上去而已，

所以不用擔心整個 image 很大，要上傳很久 ☺️

最後可以到 https://hub.docker.com/ 確認是否有成功 😄

用 Docker 實戰 Django 以及 Postgre

• Youtube Tutorial PART 2 - 用 Docker 實戰 Django 以及 Postgre

上面介紹了那麼多，來實戰一下是必須的 😆

我們使用 Django-REST-framework 基本教學 - 從無到有 DRF-Beginners-Guide 來當範例

有幾個地方必須修改一下，

將 settings.py 裡面的 db 連線改成 PostgreSQL

DATABASES = {
    'default': {
        'ENGINE': 'django.db.backends.postgresql_psycopg2',
        'NAME': 'postgres',
        'USER': 'postgres',
        'PASSWORD': 'password123',
        'HOST': 'db',
        'PORT': 5432,
    }
}

建議也將 ALLOWED_HOSTS = [] 改為 ALLOWED_HOSTS = ['*'] （ 這只是方便，實務上不會這樣使用 ）

再來是兩個很重要的檔案，分別為 Dockerfile 和 docker-compose.yml

Dockerfile

FROM python:3.6.2
LABEL maintainer twtrubiks
ENV PYTHONUNBUFFERED 1
RUN mkdir /docker_api
WORKDIR /docker_api
COPY . /docker_api/
RUN pip install -r requirements.txt

詳細可參考 https://docs.docker.com/engine/reference/builder/

docker-compose.yml

version: '3'
services:

    db:
      container_name: 'postgres'
      image: postgres
      environment:
        POSTGRES_PASSWORD: password123
      ports:
        - "5432:5432"
        # (HOST:CONTAINER)
      volumes:
        - pgdata:/var/lib/postgresql/data/

    web:
      build: ./api
      command: python manage.py runserver 0.0.0.0:8000
      restart: always
      volumes:
        - api_data:/docker_api
        # (HOST:CONTAINER)
      ports:
        - "8000:8000"
        # (HOST:CONTAINER)
      depends_on:
        - db

volumes:
    api_data:
    pgdata:

詳細可參考 https://docs.docker.com/compose/compose-file/#compose-file-structure-and-examples

溫馨小提醒 1 ❤️

可能有人會問為什麼我是使用 0.0.0.0，而不是使用 127.0.0.1❓❓

python manage.py runserver 0.0.0.0:8000

127.0.0.1，並不代表真正的 本機，我們經常認為他是本機是因為我們電腦的 host 預設都幫你設定好了:smirk:

詳細的 host 設定教學可參考 hosts-設定檔 以及 查詢內網 ip，

0.0.0.0 才是真正的代表，當下 ( 本 ) 網路中的本機 ✏️

如果大家想更深入的了解，可 google 再進一步的了解 127.0.0.1 以及 0.0.0.0 的差異 😄

溫馨小提醒 2 ❤️

這邊要特別提一下 depends_on 這個參數，

詳細可參考 https://docs.docker.com/compose/compose-file/#depends_on，

上面連結中有一段說明很值得看

depends_on does not wait for db and redis to be 「ready」 before starting web - only until they have been started. If you need to wait for a service to be ready, see Controlling startup order for more on this problem and strategies for solving it.

以我的 docker-compose.yml 為例，啟動順序雖然為 db -> web，但他不會等待 db 啟動完成後才啟動 web，

也就是說，還是有可能 web 比 db 先啟動完成，這樣就需要重啟 web service，否則會無法連上 db 😭

如果真的要控制啟動順序，請參考 Controlling startup order。

溫馨小提醒 3 ❤️

docker-compose.yml 其實使用 docker run 也是可以完成的，例如這個範例中，如果使用

docker run 來寫，會變成這樣。

首先，為了讓容器彼此可以溝通，我們先建立一個網路 ( User-defined networks )，

docker network create my_network

db 容器

docker run --name db -v pgdata:/var/lib/postgresql/data/ -p 5432:5432 --network=my_network -e POSTGRES_PASSWORD=password123 postgres

接下來先去 api 資料夾中 build 出 image

docker build --tag web_image .

--tag , -t , tag 這個 image 名稱為 web_image

web 容器

docker run --name web -v api_data:/docker_api -p 8000:8000 --network=my_network --restart always web_image python manage.py runserver 0.0.0.0:8000

以上這樣，和 docker-compose.yml 其實是一樣的:open_mouth:

設定完了之後，接下來我們就可以啟動他了

docker-compose up

接下來你會看到類似的畫面

假如你出現了類似的畫面

代表 database 還在建立的時候，你的 web ( Django ) 就去連接他，

所以導致連接不上，這時候我們可以先終止他 ( 按 Ctrl+C )

接著在重新 docker-compose up

我們成功啟動了 ( db 連線也正常 )

但你仔細看上圖，你會發現他說你還沒 migrate

接下來我們開啟另一個 cmd 進入 web 的 service，

透過剛剛介紹的指令進入 service

docker ps
docker exec -it <Container ID> bash

或是說也可以從 Kitematic 進入，

進入後我們可以開始 migrate

python manage.py makemigrations musics
python manage.py migrate

順便在建立一個 superuser

python manage.py createsuperuser

接著我們可以試著使用 GUI 介紹連接 db，

因為我們是用 PostgreSQL ，可以透過 pgadmin 連線

我們剛剛 migrate 的東西確實有存在

我們不需要再重新啟動

直接可以開開心心的去瀏覽 http://127.0.0.1:8000/api/music/

大家一定會看到很熟悉的畫面

接著依照自己剛剛設定的帳密登入進去即可

以上整個環境，都是在 Docker 中 😮

如果我們再 Ctrl+C 退出，重新啟動一次 docker-compose up

這次就不會再和你說你沒有 migrate 了

其他管理 Docker GUI 的工具

• Youtube Tutorial PART 3 - Docker 基本教學 - 透過 portainer 管理 Docker

除了 Kitematic 之外，還有其他不錯的推薦給大家，

這次要介紹的就是 portainer 功能強大又好用 🔥

其實如果去看看 Kitematic 以及 portainer 的 github，

你會發現 portainer 感覺比較有在 maintenance 😄

而且我使用了 portainer 之後，真心大推 😃

安裝方法可參考 https://portainer.io/install.html

docker volume create portainer_data
docker run --name=portainer -d -p 9000:9000 -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock -v portainer_data:/data portainer/portainer

-d -p 在前面的 docker run 有介紹過代表的含意，--name 只是命名而已。

Note 1: The -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock option is available on Linux environments only.

Note 2: The -v portainer_data:/data portainer/portainer option will persist Portainer data in portainer_data on the host where Portainer is running. You can specify another location on your filesystem.

（ 建立起來之後，就依照 container 的操作即可 ）

之後查看 http://localhost:9000/ 就會看到下圖

然後設定帳號、密碼

選 Local or Remote

畫面真的不錯看，而且資訊也很豐富 😍

相信我，你使用完他之後，你會默默的邊緣化 Kitematic 😏

查看 port 佔用狀況

這個推薦給大家，有時候會遇到 port 被佔用，用指令查比較方便

Windows

查看所有 port 的佔用狀況

netstat -ano

查看指定 port 的佔用狀況，例如現在想要查看 port 5432 佔用的狀況

netstat -aon|findstr "5432"

查看 PID 對應的 process

tasklist|findstr "2016"

停止 PID 為 6093 的 process

taskkill /f /PID 6093

停止 vscode.exe process

taskkill /f /t /im vscode.exe

MAC

將 port 為 8000 的 process 全部停止

sudo lsof -t -i tcp:8000 | xargs kill -9

查看指定 port 的佔用狀況，例如現在想要查看 port 5432 佔用的狀況

lsof -i tcp:5432

後記：

Docker 算是我最近才開始接觸的，所以也算是新手，如果我有任何講錯的，歡迎和我說，我會再修改 😀

Docker 可以玩的真的很多，延伸參考

• 實戰 Docker + Jenkins + Django + Postgres 📝 - 結合 Jenkins

• Docker + Django + Nginx + uWSGI + Postgres 基本教學 - 從無到有

• 實戰 Docker + Django + Nginx + uWSGI + Postgres - Load Balance 📝

也可以再玩玩 Docker Swarm ( 分散式系統 ) 😆

• Docker Swarm 基本教學 - 從無到有 Docker-Swarm-Beginners-Guide📝

最後，希望大家在學習 Docker 的過程中，遇到不懂的，可以去找資料並且了解他， 順便補足一些之前不足的知識。

執行環境

• Mac
• Python 3.6.2
• windows 10

Reference

• https://docs.docker.com/
• portainer

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