回憶

昨天介紹完了 Material-UI 後，整個二周目深入前後端也告一段落了，接下來我們要進到第三周目：發佈、維運篇。

目標

今天的文章看完後我預期你就會：在本機端安裝並執行任何映像檔，可以架任何 dockerize (docker 化) 的服務，像 mysql, mongodb, nginx, apache …等。

我們曾在 Day 15 - 二周目 - 用 Docker 玩轉 MongoDB 簡單的介紹 docker 及用它來架設 MongoDB。開始前我們假設你已經安裝 Docer Desktop，它的功能比較多。

今天就來深入 Docker 的操作。

下列的問題是我在學習 docker 時想問的問題，它們有順序性，由淺入深。

1. 怎麼執行執映像檔？
2. 怎麼開啟 port？
3. 怎麼留下資料？
4. 怎麼做自己的映像檔？
5. 怎麼同時啟動多個服務？
6. 多個服務之間怎麼通訊？它們的 IP 是什麼？

你可以先想一下，我馬上就給出簡單的回答

1. 怎麼執行執映像檔？ docker run
2. 怎麼開啟 port？ Compose file: port:, Container: -p XXXX:XXXX
3. 怎麼留下資料？ Compose file: volumes:, Container: -v
4. 怎麼做自己的映像檔？ Dockerfile
5. 怎麼同時啟動多個服務？docker-compose
6. 多個服務之間怎麼通訊？它們的 IP 是什麼？Compose file: networks:, Container: --network

完整的 docker 文件真的很龐大又難讀，所以我們只能介紹常用的東西。有了基本的認識和操作，再來自己深入研究。這也符合邊做邊學的原則。

Docker 是什麼

Docker 的架構圖如下：

上圖截取自 Docker Reference Architecture: Designing Scalable, Portable Docker Container Networks

容器(container)

Docker 關鍵的技術是 容器(container)。 容器像是個沒有硬體環境的輕量虛擬機器，但與虛擬機器不同，它就像是執行在 host 的行程(process)，可能獨立網路、共享單一/多個網路或活在 host 的網路空間。容器的運作跟作業系統無關，因為它是運作在 Docker Engine上，不同的作業系統都有對應的 Docker Engine。 容器是映像檔的實際執行單位，它可以 run(建立並執行)/start(執行)/restart(重新執行)/stop(停止)/rm(移除)。

當容器建立時，它會執行在一個沙箱環境，可以想像他有自己的檔案系統。另外，我們還可以為它裝上 network, volume。

network 是讓我們從此容器外部存取容器內的服務，可能是從 host (我們執行 docker engine 的環境，一般直接開 ternimal 的環境就是 host)，也可能是來自別的 container。

volume 是容器與別人共享的資料區，我們可以把資料放在裡面，可以：

1. 供在 host 存取
2. 供其它 container 掛載(mount)使用，共享同樣的資料區
3. 它是獨立於 container，當 container 移除時，volume 裡的資料一樣留下來。

映像檔(image)

映像檔打包著相關程式碼、函式庫、環境配置檔。總之，就是一群檔案集合。

當要建立並執行 container 時一定要指定「唯一」的一個映像檔，如下格式

docker run <IMAGE>

其它的設定全部是可選，而有些本來就預設值，像 network 預設是 bridge。

docker run --help 可以看到一堆嚇人的設定

所以最基本的 Docker 有什麼單元?

由執行 container 出發，跟它有關的單元(包含自己)如下：

1. container
2. image
3. network
4. volume

用 class diagram 來表達如下：

每個單元都可以獨立管理，一但被 container 關連就無法輕易刪除。你可以 docker --help 查看 Management Commands 有哪此單元可以管理。

若你要管理 container，鍵入 docker container --help 查看有哪些指令

更進一步，假如要建立 container， docker container create --help 查看指令怎麼使用

一般而言，不同的單元(針對實體)都有以下指令：ls、create、rm、prune、inspect。

• ls：列出所有單元實體
• create：建立單元實體
• rm：刪除單元實體
• prune：刪除未被(容器)使用的單元實體
• inspect：這個很推薦用看看，查看單元實體的描述，例如用在容器就可以看到，它用的 network, volume之類的資訊

下載映像檔(image): nginx

nginx 是用來架設網頁伺服器，我們以它為例子。

在使用容器前一定要有映像檔(image)，你有以下方法可以取得：

1. Docker Hub下載：
   你可以想像它和 NPM 類似，它就是個公開(public)的 Repository 的集合，所有人都可以上傳下載某個 Repository 裡面的映像檔。假如你在 docker hub 找到 nginx repository，想要下載它們的映像檔，只要下指令 docker pull nginx (等於 docker pull nginx:latest) 就會下載 nginx 的映像檔。
   完整個映像檔的格式是 <image>:<tag> ，你可以指定下載的版本號 docker pull nginx:1.15。若沒有指定映像檔版本號就會下載最新版本 nginx:latest ，但要小心每個人的 latest 都不一樣，所以能的話還是指定一下版本號。

2. 自己做：這個 Day 28 再說

我們實際下載 nginx:1.15 看看：

docker pull nginx:1.15

就完成了

下載完的映像檔是由 docker 統一管理，要用 docker 指令才能管理

常用映像檔管理

• 查看 docker 中所有映像檔： docker images ，它是 docker image ls 短語。可以用它查看是否下載映像檔。
  
• 刪除不要用的映像檔：docker rmi <id or image_name>，它是 docker image rm 短語

建立並執行容器: nginx_1

建立並執行容器指令: docker run

我們已經下載了 nginx:1.15 映像檔，接來來要建立容器並執行它。只要 docker run nginx:1.15 即可，但建立起來的容器名稱是 docker 亂數取名的，所以我們要加入 --name 參數(參數值用 "=" 或空白區隔)：docker run --name nginx_1 nginx:1.15，指令是指：

用 nginx:1.15 映像檔建立名為 nginx_1 的容器

建議容器要取名字，讓自己辨別

但我們還是沒辨法訪問它，因為目前網路結構：

我們沒連入容器的方法，就像是沒辨法訪問監聽某個 port 的 process，因此要指定 port 號 (建立一個連通的 EndPoint)。因此，

docker run --name nginx_1 -p 8080:80 nginx:1.15

8080:80 就好像把 8080 port 放到 network(host) 中，當外部流量來的時後就從 8080 port 流到容器內的 80 port，所以外界不會察覺 容器 80 port 的存在。

接下來，打開瀏覽器，訪問 http://localhost:8080/，就會看到以下畫面：

訪問後，會看到 terminal 出現：

這是 nginex 的 console log。

先等等，我怎麼會知道 nginx_1 容器內是開 80 port，每個映像檔的實現方法 (Dockerfile 內會寫 EXPOSE <port>)不一樣，使用方法也不一樣，要看映像檔的 docker hub repository 說明。

到目前為止，我們建立了一個 nginx container，並執行它啟動網頁伺服器。

移除容器

只需要把 ternimal 關掉(ctrl + c)後，http://localhost:8080/ 就訪問不到了。

你可以用 docker ps(它是 docker container ls 短語)查看正在執行的容器，會發現 nginx_1 不在執行中的 container 中。若也要列出停止執行的容器，要加 --all (-a)，如 docker ps --all 或 docker container ls --all，才會看到它。

當你不要 nginx_1 時，輸入

docker rm nginx_1

就可以刪除(它要先停止它才能移除)。

讓容器在背景執行

若你已經建立好容器且假設它已經停止，如：

STATUS 欄位中說他已經 exited 了。

若你要讓容器再次執行 docker start <id or container_name>，

docker start nginx_1

之後再 docker ps，就會看到它 Up (running)。

容器的生命周期和指令關係如下圖(來自Lifecycle of Docker Container)

這時的容器就會在背景執行。可是這樣很麻煩阿!

我們還有其它辨法，可以在建立並執行容器時脫離(detach) console log，只要加入 -d (--detach) 參數：

docker run --name nginx_1 -d -p 8080:80 -d nginx:1.15

因此我們有兩個方法可以讓容器在背景執行：

1. 建立好容器後，再次執行容器 docker start <id or container_name>。
2. 建立並執行容器時立刻脫離。

若你希望在停止容器後自動刪除容器要加入 --rm 參數，如：docker run --name nginx_1 -d --rm -p 8080:80 nginx:1.15，就會在停止後自己刪除。

常用容器管理

我們整理一下常用容器管理指令：

Volume：獨立於容器的檔案空間

我們有時會希望：

1. 容器移除時檔案可以留下 - 資料庫類型的容器常會需要
2. host 的檔案可以在容器存取到 - 常用於共享 host 和 容器檔案
3. 同個檔案可以在不同容器間共享 - 容器間可以用共用的組態檔

總之就是為了 「共用」和「留下」的目地，此時就要想到 : Volume

volume 在容器內要指定要掛入目標(target)，然後就可以在容器內使用。

Docker 提供三種掛載類型(mount types)：

1. bind mount：掛入現有的 host filesystem，用在容器 與 host 共享資料夾或檔案
2. volume：掛入 volume 實體
3. tmpfs mount：從 memory 掛載
   
   上圖來自 Manage data in Docker

我們只提 bind mount 和 volume。

與 host 共享(bind mount)

這是比較常用的，例如， nginx_1 要在根目錄多出一個資料夾 /mydata。在 建立容器 時，用 -v (--volume)參數指定要掛入的 host 資料夾(或檔案)及掛入在容器中哪個目標(位置)。直接看例子：

docker run --name nginx_1 -d -p 8080:80 -v /Users/eugenechen/mydata:/mydata nginx:1.15

這裡 /Users/eugenechen/mydata 是主機來源(可能是資料夾/檔案)，/mydata 是容器內要掛入的目標。

一般情形下，容器必需重新建立，雖然有別的方法，但很麻煩。

若要更多 volume 就多寫幾個 -v，如： -v /Users/eugenechen/mydata1:/mydata1 -v /Users/eugenechen/mydata2:/mydata2

你可以放一些檔案在主機資料夾中，然後去看容器內的 /mydata 看有沒有檔案。

"ternimal" 進入容器： docker exec

進入容器我們需要用到 docker exec 指令，它是在容器中執行指令，例如

docker exec -it nginx_1 bash

就是在 nginx_1 容器中執行 bash 指令。-it 分別是兩個參數 --interactiv 和 --tty，有興趣自己查。

指令 docker exec -it <id or container_name> bash 用起來就像是在容器開一個 ternimal。

驗証主機資料夾中檔案，出現在容器中

因此，我們就可以查看 /mydata 資料夾

若要離開就打 exit 指令。

你可以自行驗証容器移除後，檔案還在

掛載 Volume 實體 (volume)

前面是直接把 host 的來源(source)掛載到容器的目標(target)，另一個方法是建立一個 volume，再掛載到容器的目標。

1. 建立一個 volume

   docker volume create mydata2
   

2. 在 建立容器 時，一樣用 -v，只是來源(source)改成用 volume name

   docker run --name nginx_1 -d -p 8080:80 -v /Users/eugenechen/mydata:/mydata -v mydata2:/mydata2 nginx:1.15
   

驗証容器移除後，檔案還在

1. 進入容器，建立 hi_container.txt，離開

   # in host
   docker exec -it nginx_1 bash
   
   # in nginx_1
   cd mydata2/
   touch hi_container.txt
   exit
   

   
2. 刪除容器，再重新建立

   docker stop nginx_1
   docker rm nginx_1
   docker run --name nginx_1 -d -p 8080:80 -v /Users/eugenechen/mydata:/mydata -v mydata2:/mydata2 nginx:1.15
   

3. 進入容器，會發現檔案還在

   # in host
   docker exec -it nginx_1 bash
   
   # in nginx_1
   ls /mydata2/
   

volume 小總結

-v 參數的格式是：-v <source>:<target>，source 可以來自 host 或 volume，不管來自哪都不會因為容器刪除而消失，並且
來自 host ：容器與 host 就可以共享檔案/資料夾，
來自 volume ：容器與 其它容器 就可以共享資料夾

最後，重新整理常用容器管理表格，加入 -v：

總結

常用指令如下：

今天介紹了 docker 的基本元件：image, container, volumn，以及常用的指令。到目前為止，你應該會在本機端架任何 dockerize (docker 化) 的服務。

未來我們在來談 network，它可以只讓特定容器放在某網路中，不需要限定安裝在本機端。