Docker 已經成為現代軟體開發流程中不可或缺的技術，它讓開發者能夠輕鬆封裝應用程式及其依賴項，並在不同環境中保持一致性。本文從 Docker 的基本操作開始，逐步引導讀者瞭解如何建置 Docker 映像、執行容器，以及使用 Docker Compose 管理多容器應用程式。接著，文章探討容器網路組態，包含 bridge、host 和 none 等不同模式的應用場景和組態方法，並以 Tomcat 和 MySQL 為例，示範如何在容器之間建立連線和進行網路測試。最後，文章也探討了容器技術的未來趨勢，例如微服務架構、Serverless 架構、安全性強化和混合雲佈署等議題，提供開發者在技術選型和實務應用上的參考。對於想要快速上手 Docker 並應用於實際專案的開發者來說，本文提供了全面的技術指引和實務案例。從基礎概念到進階應用，讀者可以循序漸進地學習 Docker 的核心技術，並掌握容器化應用程式的佈署和管理技巧。
Docker 容器與多容器應用管理
在現代軟體開發中，Docker 容器技術已成為一項不可或缺的工具。Docker 允許開發者將應用程式及其依賴項封裝成一個可移植的容器，並且能夠在不同的環境中一致地執行。本文將探討 Docker 的基本操作、影像建置與多容器應用管理的技巧。
Docker 容器基本操作
Docker 容器的建置過程從 Dockerfile 開始，這是一個包含了一系列指令的檔案，用於定義如何建置 Docker 影像。當我們執行 docker build 指令時，Docker 會依照指令順序執行並快取每一步的結果。這意味著，如果 Dockerfile 沒有改變，重新建置時只需要使用快取的結果，從而大大提升了建置效率。
以下是一個簡單的範例，展示如何建置並執行一個 MySQL 容器：
# 基本 Dockerfile 範例
FROM ubuntu:latest
RUN apt-get update && apt-get install -y mysql-server
EXPOSE 3306
CMD ["mysqld"]
# 建置 Docker 影像
docker build -t pkocher/mysql .
# 檢視本地已建置的影像
docker images
# 執行 Docker 容器
docker run -d -p 3306:3306 pkocher/mysql
內容解密：
- FROM ubuntu:latest：指定基礎影像為最新版的 Ubuntu。
- RUN apt-get update && apt-get install -y mysql-server：更新軟體包索引並安裝 MySQL 伺服器。
- EXPOSE 3306：宣告 MySQL 的預設埠號為 3306。
- CMD [“mysqld”]：指定在容器啟動時要執行的命令，這裡是啟動 MySQL 伺服器。
docker build -t pkocher/mysql .：使用當前目錄中的 Dockerfile 建置名為pkocher/mysql的影像。docker images：顯示本地已建置的所有 Docker 影像。docker run -d -p 3306:3306 pkocher/mysql：在背景模式下執行pkocher/mysql容器，並將主機的 3306 埠對映到容器的 3306 埠。
驗證容器執行狀態
接下來，我們需要確認 MySQL 容器是否正確執行。可以使用 docker ps 指令來檢視正在執行中的容器：
# 檢視正在執行中的容器
docker ps
這個指令會列出所有正在執行中的容器及其相關資訊，包括容器 ID、映像名稱、命令、建立時間、狀態和對映的埠號。
驗證 MySQL 是否正常運作
為了進一步確認 MySQL 是否正常運作，我們可以進入容器內部並執行一些 SQL 指令：
# 執行 bash shell進入特定的 Container
docker exec -it <container_id> bash
# 在 MySQL shell 中執行指令
mysql -u root -p
進入 MySQL shell 後，我們可以執行一些基本的 SQL 指令來確認資料函式庫是否正常執行：
SHOW DATABASES;
USE information_schema;
SHOW TABLES;
Docker Compose：多容器應用管理
在實際開發中，應用程式通常由多個元件組成，例如前端、後端和資料函式庫等。Docker Compose 提供了一種簡單的方式來定義和執行多容器應用程式。透過組態 docker-compose.yml 檔案，我們可以一次啟動多個相互依賴的服務。
以下是一個簡單的 docker-compose.yml 檔案範例：
version: '2'
services:
tomcat:
image: 'tomcat:7'
container_name: appserver
ports:
- '8080:80'
depends_on:
- db
db:
image: 'mysql:5.7'
container_name: dbserver
ports:
- '3306:3306'
environment:
MYSQL_ROOT_PASSWORD: sample
MYSQL_DATABASE: helpdesk
MYSQL_USER: helpdesk
MYSQL_PASSWORD: helpdesk
啟動多容器應用
使用 docker-compose up -d 指令來啟動所定義的服務：
# 啟動多容器應用程式
docker-compose up -d
# 檢視所有執行中的容器
docker ps
內容解密：
- version: 指定 Compose 型別版本。
- services: 則定義了多個服務(Container)：
- tomcat：使用 tomcat:7 像(映像)，名為 appserver 的 Container， 開放主機8080對映到Container內部80， 且依賴於 db 的 Container。
- db：使用 mysql:5.7 像(映像)，名為 dbserver 的 Container， 開放主機80對映到Container內部80, 並提供一些環境變數供MySQL服務使用。
docker-compose up -d：在背景模式下啟動所有定義的服務。docker ps：檢視所有正在執行中的容器及其相關資訊。
常見問題與錯誤排除
在使用 Docker 和 Docker Compose 的過程中，可能會遇到一些常見問題。例如，如果資料函式庫服務未能正常啟動，可能是因為環境變數設定錯誤或依賴項未能成功提取。這時候可以檢查每個 Container 的 Log 檔案以獲得更多資訊：
# 檢視特定 Container 的 Log 檔案
docker logs <container_id>
此外，確保網路組態正確也是至關重要的。如果不同服務之間無法通訊，可能需要檢查網路設定或防火牆規則。
未來趨勢與技術選型考量
隨著雲端運算和微服務架構的普及，Docker 和 Kubernetes（K8s）已成為現代軟體開發和佈署的標準工具。未來，隨著技術不斷進步，我們可以期待更多自動化工具和安全措施被引入到這些平台中。
在選型時，需要考慮以下幾點：
- 可擴充套件性：選擇能夠支援大規模擴充套件的平台。
- 安全性：確保資料和應用程式受到充分保護。
- 成本效益：選擇符合預算且具有高價效比的解決方案。
總結來說，Docker 和 Docker Compose 提供了一種高效且靈活的方式來管理和佈署現代應用程式。透過深入理解這些工具及其最佳實踐，我們可以大大提升開發和營運效率。
容器網路：深入理解及實作
在前幾章中，我們已經探討了容器的基本概念及 Docker 是如何將容器技術提升到新的高度。然而，僅僅啟動容器並不能達到完整的目的：容器之間需要能夠互相通訊，並且與外部世界的連線也必須納入佈署設計中。本章我們將探討容器網路的選擇及其實作方式。
基礎 Linux 概念
在探討容器網路之前，先來回顧一些基本的 Linux 概念，這些概念將有助於我們更好地理解容器網路。
網路名稱空間（Network Namespace）
Linux 網路名稱空間提供了一個獨立的網路環境，包含自己的網路介面和路由表。這些名稱空間可以在同一個主機上執行，但彼此之間是隔離的，除非由管理員進行組態。這種隔離機制為容器提供了安全性，同時允許不同容器之間的通訊。
網橋（Bridge）
Linux 網橋是核心模組的一部分，它允許 Linux 系統進行網路流量的轉發。你可以將其視為一個二層虛擬交換機，它根據動態學習到的 MAC 地址表進行流量轉發決策。
虛擬乙太網裝置（Virtual Ethernet Devices）
虛擬乙太網裝置（veth）是用來連線網路名稱空間的介面。它們可以連線多個名稱空間，形成類別似於管道的結構，讓不同的名稱空間之間能夠互相通訊並與外部網路連線。
iptables
iptables 是 Linux 內核的一部分，提供封包過濾和防火牆功能。Docker 利用 iptables 來實作容器之間的流量分段、埠對映以及其他網路功能。
容器之間的連線方式
瞭解了這些基本概念之後，讓我們來探討一下容器之間的連線方式。首先介紹最簡單的方式：連結（Linking）。
連結（Linking）
在 Docker 引入更高階的網路功能之前，連結是連線兩個或多個容器最簡單的方式。透過 --link 標誌，Docker 允許容器之間分享環境變數和 /etc/hosts 檔案條目，從而實作通訊。
以 Tomcat 應用伺服器和 MySQL 資料函式庫為例，以下是如何建立它們之間的連線：
-
提取 Tomcat 單一映像檔：
docker pull tomcat -
啟動 Tomcat 容器：
docker run -d --name tomcatContainer tomcat -
確認 Tomcat 容器正在執行：
docker ps -
啟動 MySQL 容器並連結到 Tomcat 容器：
docker run --link tomcatContainer:tomcat --name sqlcontainer \ -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password -d mysql
Docker Compose 的使用
Docker Compose 是一個定義和執行多個 Docker 容器應用程式的工具。我們可以使用 Docker Compose 來簡化上述過程。以下是一個範例 docker-compose.yml 檔案：
version: '3'
services:
appserver:
image: tomcat:7
ports:
- "8080:8080"
depends_on:
- dbserver
dbserver:
image: mysql:5.7
environment:
MYSQL_ROOT_PASSWORD: password
ports:
- "3306:3306"
透過執行以下命令來啟動這些服務：
docker-compose up
此圖示展示了使用 Docker Compose 啟動 Tomcat 和 MySQL 服務後的狀態：
graph TD;
A[Tomcat Container] --> B[MySQL Container];
subgraph "Host Machine"
A;
B;
end
此圖示展示了兩個服務之間的依賴關係及其在主機上的執行狀態。由於 MySQL 是 Tomcat 的依賴專案，因此 MySQL 會首先被下載並啟動。
內容解密：
- Tomcat Container：這是一個執行 Tomcat 應用伺服器的 Docker 容器。
- MySQL Container：這是一個執行 MySQL 資料函式庫伺服器的 Docker 容器。
- depends_on：這表示 Tomcat 應用伺服器依賴於 MySQL 資料函式庫伺服器。
- ports：這定義了將主機上的哪個埠對映到哪個容器上的哪個埠。
- environment：這定義了 MySQL 資料函式庫伺服器所需的環境變數。
未來趨勢與改進建議
隨著技術的不斷進步，Docker 的命令和功能也在不斷演進。為了保持技術前沿，建議持續關注 Docker 的官方檔案及社群討論。未來可能會有更多高階功能和改進措施來簡化及增強容器之間的通訊和管理。
此外，隨著微服務架構和雲端原生應用程式的普及，對於靈活、安全且高效的網路解決方案需求將會更加迫切。期待看到更多創新技術出現並在實際應用中發揮其優勢。
玄貓認為未來可能會有更多自動化工具和框架出現，以便進一步簡化多容器應用程式的佈署和管理過程。同時，網路安全性也將成為關鍵考量因素之一，隨著攻擊手法不斷演變，防禦措施也需不斷升級。
透過深入理解和實踐上述內容，玄貓相信讀者將能夠更好地掌握 Docker 的使用技巧並應用於實際專案中。希望這些知識能夠幫助你在技術道路上更進一步！
容器網路組態
在現代的 DevOps 與雲端運算環境中，容器技術已成為不可或缺的一部分。容器的網路組態是其中一個關鍵要素，因為它決定了容器之間以及容器與外部網路之間的通訊方式。本文將探討 Docker 容器的網路組態，並展示如何使用不同的網路模式來滿足各種需求。
基本容器網路組態
首先，讓我們來看一個簡單的例子，說明如何啟動 MySQL 容器並將其連線到另一個 Tomcat 容器。假設我們需要啟動一個 MySQL 容器並將其連線到已存在的 Tomcat 容器。以下是具體的步驟：
docker run --link tomcatContainer:tomcat --name sqlcontainer -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=password -d mysql
這條命令會首先檢查本地是否已經有 MySQL 映像，如果沒有則從遠端函式庫中提取最新的 MySQL 映像。以下是命令執行過程中的輸出：
Unable to find image 'mysql:latest' locally
latest: Pulling from library/mysql
9f0706ba7422: Already exists
2290e155d2d0: Pull complete
547981b8269f: Pull complete
...
Digest: sha256:d178dffba8d81afedc251498e227607934636e06228ac63d58b72f9e9ec271a6
檢查連線狀態
接下來，我們需要確認這兩個容器是否成功連線。首先，進入 MySQL 容器並檢查 /etc/hosts 檔案：
docker exec -it sqlcontainer /bin/bash
cat /etc/hosts
檢查 /etc/hosts 檔案後，我們應該看到類別似以下的輸出：
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
172.17.0.2 tomcat 90d4a06e190e tomcatContainer
172.17.0.3 f864f6e4150f
這裡的 172.17.0.2 是 Tomcat 容器的 IP 地址。接下來，我們可以使用 docker inspect 命令來確認這個 IP 地址：
docker inspect tomcatContainer | grep IPAddress
命令執行後應該會看到以下輸出：
"IPAddress": "172.17.0.2"
測試連線性
為了確保兩個容器之間的連線性，我們可以從 MySQL 容器中進行 ping 測試：
ping 172.17.0.2
如果一切正常，我們應該會看到類別似以下的輸出：
PING 172.17.0.2 (172.17.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 172.17.0.2: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.190 ms
...
--- 172.17.0.2 ping statistics ---
... packets transmitted, ... packets received, ...% packet loss...
網路模式概述
Docker 提供了多種網路模式來滿足不同的需求。以下是三種主要的網路模式：none、host 和 bridge。
None 模式
None 模式是最簡單的網路模式，表示不提供任何網路功能。這種模式下，容器完全隔離於外部網路和其他容器。這通常用於測試和開發環境中，確保容器之間不會互相干擾。
以 Tomcat 映像為例，我們可以使用以下命令來啟動一個 none 模式的容器：
docker run --it --network=none tomcat /bin/bash
然後檢查該容器的 IP 地址：
docker inspect <container_id> | grep IPAddress
我們應該會看到類別似以下的輸出：
"IPAddress": ""
None 模式之應用
None 模式通常用於測試和開發環境中，確保應用程式在完全隔離的環境中執行。這樣可以避免因為網路問題而導致測試失敗。
Host 模式
Host 模式將容器加入到主機的網路名稱空間中，使得主機和容器分享同一個網路名稱空間。這種模式下，容器可以直接使用主機上的所有網路介面和埠。
以 CentOS 映像為例，我們可以使用以下命令來啟動一個 host 模式的容器：
docker run --network=host -d centos /bin/bash
在 host 模式下，如果主機上的某個埠被佔用，則無法再使用該埠來啟動另一個服務。
Host 模式之應用
Host 模式通常用於效能敏感型應用程式或需要直接存取主機網路資源的情況。
Bridge 模式
Bridge 模式是 Docker 的預設網路模式。它會建立一個虛擬橋接網路卡（veth pair），使得每個容器都有自己的 IP 地址和私有網橋。
例如：當我們啟動 Docker ，它會自動建立一個名為 bridge 的預設網橋。所有未指定網路模式的容器都會加入到此橋接網橋中。
Bridge 模式之應用
Bridge 模式是最常見且靈活的網路模式之一，適合大多數應用程式和服務。
案例：多台伺服器上自動化佈署與管理
在實務操作中，我們常需要在多台伺服器上自動化佈署與管理 Docker 容器。這時候可以使用 Docker Compose 或 Kubernetes 來協調多個服務之間的依賴關係與通訊方式。
自動化佈署架構圖示
此圖示展示了在多台伺服器上自動化佈署與管理 Docker 容器之流程：
graph TD;
A[伺服器A] --> B[Docker Compose/Kubernetes];
C[伺服器B] --> B;
D[伺服器C] --> B;
B --> E[自動化佈署];
B --> F[資源管理];
B --> G[負載平衡];
E --> H[Tomcat Container];
E --> I[MySQL Container];
H --> J[HTTP Request];
I --> K[Database Request];
J --> L[Client Response];
K --> L;
案例解說
在此案例中，玄貓透過 Docker Compose 或 Kubernetes 在多台伺服器上自動化佈署與管理 Tomcat 與 MySQL 的 Docker 容器。透過負載平衡技術可以確保系統具有高用性及可擴充套件性。
- 首先將各項服務分別定義在 YAML 檔案中。
- 接著使用 CI/CD 工具來自動化佈署流程。
- 最終透過資源監控及負載平衡技術來管理與最佳化系統執行狀況。
未來趨勢與技術選型考量
隨著雲端運算與 DevOps 的普及，容器技術已成為現代軟體開發與佈署的一部分。以下是一些未來趨勢與技術選型考量：
- 微服務架構：更多企業將採用微服務架構來提高系統靈活性及可維護性。
- Serverless 架構：Serverless 架構將逐漸取代傳統伺服架構。
- 安全性：隨著攻擊者技術不斷進步，未來會更加註重於安全組態與資源隔離。
- 混合雲：越來越多企業會採用混合雲策略以提高系統彈性及降低成本。
