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正名

  • Docker 是一個平台即服務（platform as a service, PaaS）產品，這個產品使用作業系統級別 (operating system-level) 的虛擬化 (virtualization) 技術來交付軟體，也稱容器化 (Containerization)
  • Docker, Inc. 是一間推廣 Docker 軟體的公司

什麼是 Docker？

Docker 字面上的意思是「碼頭工人」，在碼頭上會有打包、運送…等服務，碼頭工人 (Docker) 可快速的用貨櫃 (Container) 將貨物 (Application) 裝上船

  • Docker 是一種容器化技術 (Containerization)，可以把你的應用程式連同環境一起打包，部署的時候不用擔心環境的問題
  • Docker 的哲學是 Build, Ship and Run any Application Anywhere
  • 原始碼在 GitHub 上進行維護，專案名稱為 moby
  • 使用 Go 語言開發

Docker 能做什麼？

  • 一致性的發佈環境
  • 在同一台機器運行更多的工作
  • 基礎設施即代碼 (Infrastructure as Code) 及軟體定義網路
  • 可攜性發佈和按需式縮放 (scaling)

Containers vs Virtual Machines

容器 (container) 與虛擬機 (virtual machine, vm) 都是一種部署應用程式的方法，功能都是在隔離環境及底層硬體

主要差異在隔離等級（容器是將作業系統層虛擬化 (Containerization)，虛擬機器則是虛擬化硬體 (Virtualization)）

將作業系統核心虛擬化，可以允許使用者空間軟體實體（instances）被分割成幾個獨立的單元，在核心中運行，而不是只有一個單一實體運行

隔離 Networks, Filesystems, Processes, 共享相同的 kernel

docker container run --detach --publish 80:80 --name hello-world docker/getting-started

curl -v 127.0.0.1:80
ls -al /etc/ | grep -i 'nginx'
ps -auxw | grep nginx
--- Virtualization Containerization
啟動 慢 (minute) 快 (second)
容量 大 (GB) 小 (MB)
效能 慢 快
主機可支撐的數量 數個～數十個 數個～數百個 
vagrant up

docker run --rm debian:9 bash

如何安裝 Docker

  • online
  • ubuntu 1804
    • install using the repository
    • install using the convenience script (it is not recommended for production environments)
    • install docker compose cli
    • install docker & docker-compose auto completion
    • use docker as non-root user, add user to docker group (no security way, but convenient way)
  • others

ubuntu 1804

repository

sudo apt-get update \
  && sudo apt-get install -y --no-install-recommends \
    apt-transport-https \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg \
  && curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg \
  && echo \
  "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null \
  && sudo apt-get update \
  && sudo apt-get install -y --no-install-recommends \
    docker-ce \
    docker-ce-cli \
    containerd.io \
  && sudo docker version

convenience script

URL="https://get.docker.com"
curl -fsSL ${URL} | sh

docker compose cli

VERSION=$(curl -sL https://api.github.com/repos/docker/compose/releases/latest | grep tag_name | cut -d'"' -f 4)
VERSION=1.27.4
URL="https://github.com/docker/compose/releases/download/${VERSION}/docker-compose-$(uname -s)-$(uname -m)"
OUTPUT="/usr/local/bin/docker-compose"
sudo curl -fsSL ${URL} -o ${OUTPUT}
sudo chmod +x ${OUTPUT}

auto completion

VERSION=$(curl -sL https://api.github.com/repos/docker/compose/releases/latest | grep tag_name | cut -d'"' -f 4)
VERSION=1.27.4
URL="https://raw.githubusercontent.com/docker/compose/${VERSION}/contrib/completion/bash/docker-compose"
OUTPUT="/etc/bash_completion.d/docker-compose"
sudo curl -fsSL ${URL} -o ${OUTPUT}
sudo apt-get install -y -qq --no-install-recommends bash-completion

use docker as non-root user, add user to docker group (no security way, but convenient way)

sudo usermod -aG docker ${USER}

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Docker 基本概念

  • Images
  • Containers
  • Repository & Registry
  • Volumes
  • Networks

Images

Image 包裝了一個執行特定環境所需要的資源，由 Dockerfile 建立而來的，相同的 Dockerfile 會建立出相同的 Image

每個 Image 都有獨一無二的 digest，這是從 Image 內容做 sha256 產生的，這個設計能讓 Image 無法隨意改變內容，維持資料一致性，僅提供讀內容

雖然 Image 裡有必要的資源，但它無法獨立執行，必須要靠 Container 間接執行

Containers

基於 Image 可以建立出 Container (runtime instance)

一個 Image 可以建立出相同多個不同的 Containers

Container 的概念像是建立一個可讀寫內容的外層，架在 Image 上，實際存取 Container 會經過可讀寫層與 Image，因此看到的內容會是兩者合併後的結果

Container 特性跟 Image 不一樣，因為有可讀寫層，所以 Container 可以讀寫，也可以拿來執行

Repository & Registry

Repository 是存放 Image 的集合

Registry 是一項存儲多個 Image 的服務，可以由第三方託管，也可以由私人託管

Volumes

持久化資料

container 內的持久化空間，等同於本機空間

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Network

drivers

  • bridge
  • host
  • none
  • ...

bridge

如果沒有指定 driver，預設使用 bridge driver

通常在需要網路的 Container 中運行時，通常會使用 bridge network

host

對於 Container 來說，會刪除與主機之間的網路隔離，然後直接使用主機的網路

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常見的 Dockerfile 指令

  • ADD
  • COPY
  • ARG
  • ENV
  • CMD
  • ENTRYPOINT
  • FROM
    • 用來指定這個 image 使用的 base image 以讓後面接續使用
  • LABEL
    • 用來替 image 添加 metadata
  • RUN
    • 會在現有 image 之上加入新的一層，指令於該層被執行並提交結果
  • USER
    • 用來指定後續 RUN, CMD 及 ENTRYPOINT 指令或容器中的 user (UID), group (GID)
  • EXPOSE
    • 用來指定此 container 在執行時要 publish 的 port
  • VOLUME
    • 用來建立一個掛載點，以掛載本機或其他容器的卷宗
  • WORKDIR
    • 用來設定在 RUN, CMD, ENTRYPOINT, COPY, ADD 指令中的工作目錄
  • others
    • .dockerignore
      • 用來避免加入不必要的大檔案或是機敏文件

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ADD vs COPY

  • ADD 用來將 遠端 的檔案複製到 image 的 filesystem 中
  • COPY 用來將 本地端 的檔案複製到 image 的 filesystem 中
  • 如果是一般的複製，文件建議使用 COPY 指令

ARG vs ENV

  • ARG 由建立 image 的時候帶入
  • ENV 是在 container 執行時作為環境變數使用
docker builder build --build-arg VERSION=10 .
ARG VERSION=14

FROM node:${VERSION}

CMD vs ENTRYPOINT

  • 一個 Dockerfile 中只能有一個 CMD 指令，若出現多次則最後一次會產生作用
  • ENTRYPOINT 的用途和 CMD 類似，都是用來在 container 中執行指令
  • ENTRYPOINT 在 container 啟動時預設執行
  • CMD 在 ENTRYPOINT 存在時作為參數使用
FROM alpine:latest

ENTRYPOINT [ "ping" ]

CMD [ "localhost" ]

Practice

Hello World

docker container run --detach --publish 80:80 --name hello-world docker/getting-started

Demo Application

  • demo code
git clone https://github.com/newjett0617/docker101
  • Dockerfile
FROM node:12-alpine

WORKDIR /app

COPY . .

RUN yarn install --production

CMD [ "node", "/app/src/index.js" ]
  • build dockerfile
docker builder build --tag demo-app:latest .
  • run image to container
docker container run --detach --publish 3000:3000 --name demo-app demo-app:latest
  • create volume to keep data
docker volume create todo-db
  • run image to container with volume
docker container run --detach --publish 3000:3000 --volume todo-db:/etc/todos --name demo-app demo-app:latest
  • stop running container
docker container stop demo-app
  • delete container
docker container rm demo-app

Reference