Day 5: Dockerfile：為你的應用程式量身打造 Image

2025 iThome 鐵人賽

DAY 5

Cloud Native

從 Docker 到 K8s：我的 30 天雲原生筆記系列第 5 篇

17th鐵人賽

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2025-09-12 17:17:03

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哈囉，大家好！歡迎來到我們實戰旅程的第五天！

經過 Day 4 的洗禮，我們已經徹底搞懂了 Docker 核心三劍客：Image、Container 與 Registry 之間的關係，甚至還窺探了 Image 分層結構的奧秘。

我們知道，Image 是 Container 的「設計藍圖」，而 Docker Hub 上有成千上萬別人畫好的藍圖。但身為一個追求卓越的工程師，我們怎麼能滿足於只用別人的東西呢？

今天，我們要學習如何使用 Dockerfile 這份「建築說明書」，從無到有，為我們自己的應用程式，量身打造一個專屬的 Image！

Part 1：Dockerfile 是什麼？

在我們動手之前，先來正式認識一下今天的主角。

Dockerfile 是一個純文字檔，裡面會記錄製作一個 Image 的所有步驟。你可以把它想像成一份**「Image 建造說明書」**。

我們在這份檔案中，會用一行行的指令，告訴 Docker：

我們的應用程式需要什麼樣的基礎環境？（例如：需要有 Node.js 的環境）
需要安裝哪些相依套件？
要把哪些程式碼複製進去？
最後，該如何啟動這個應用程式？

當我們寫好這份說明書後，只要交給 docker build 這個指令，Docker 就會按照你的指示，一步步地建構出一個標準化的 Image。

Part 2：實作時間: 準備一個範例專案 (Node.js App)

有了對 Dockerfile 的基本認識後，我們需要一個實際的應用程式來當作範例。這裡我們準備一個超級簡單的 Node.js Express 網站。

建立專案資料夾：首先，在你的電腦上建立一個新的資料夾，取名為 my-node-app。
建立 package.json：在 my-node-app 資料夾中，建立 package.json。這份檔案用來描述專案需要哪些套件、版本以及啟動指令。
```
{
  "name": "my-node-app",
  "dependencies": { "express": "^4.18.2" },
  "scripts": { "start": "node server.js" }
}
```

建立 server.js：在同一個資料夾中，建立 server.js，這是我們網站的主程式。

const express = require("express");
const app = express();
const PORT = 3000;
app.get("/", (req, res) => res.send("Hello from my own Docker container!"));
app.listen(PORT, () => console.log(`Server running on port ${PORT}`));

產生 package-lock.json (重要！)：package-lock.json 會鎖定所有套件的精確版本，是確保環境一致性的關鍵。請在終端機中，進入 my-node-app 資料夾，執行一次：
```
npm install
```
執行後，你會發現資料夾中多了一個 package-lock.json 檔案。

Part 3：撰寫你的第一份 Dockerfile (建築說明書)

萬事俱備！現在，在 my-node-app 資料夾中，建立一個沒有副檔名、檔名就叫做 Dockerfile 的檔案，然後貼上以下內容。

# 使用 Node.js 官方提供的輕量版映像檔
FROM node:18-alpine

# 建立工作目錄
WORKDIR /app

# 複製 package.json 和 package-lock.json
COPY package*.json ./

# 安裝套件（依照 lock 檔案版本精準安裝）
RUN npm ci

# 複製應用程式原始碼
COPY . .

# 聲明容器內的應用程式會使用 3000 埠來對外溝通
EXPOSE 3000

# 啟動應用程式
CMD ["node", "server.js"]

Part 4：建立 Image

在專案目錄下執行：

docker build -t <你的 Docker Hub ID>/my-node-app:1.0 .

t 表示加上 tag，格式通常是：

<Docker Hub ID>/<應用名稱>:<版本號>

最後的 . 表示 Dockerfile 在當前目錄。

Docker Hub ID 可以在 Docker Hub 的 Account Settings → Username 找到。這個 ID 必須是英文或數字組成。

Part 5：執行 Container

Image 建好後，可以用以下指令在本機啟動：

docker run -d -p 8080:3000 <你的 Docker Hub ID>/my-node-app:1.0

d 表示在背景執行
p 8080:3000 表示將本機的 8080 port 對應到 container 的 3000 port

執行後，打開瀏覽器，訪問 http://localhost:8080，你就會看到 "Hello from my own Docker container!"。

Part 6：推送到 Docker Hub

如果想要讓其他人也能使用這個 Image，可以推送到 Docker Hub。

docker login
docker push <你的 Docker Hub ID>/my-node-app:1.0

推送成功後，在 Docker Hub 的 repository 就能看到剛剛上傳的 Image。

其他人只要執行：

docker pull <你的 Docker Hub ID>/my-node-app:1.0
docker run -d -p 8080:3000 <你的 Docker Hub ID>/my-node-app:1.0

就能跑起來。

Part 7：Dockerfile 的靈魂：快取優化 (Build Cache)

還記得我們在 Day 4 提到的「分層結構」嗎？Dockerfile 的寫法，會深刻影響建置效率。

我們的寫法是：

COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .

為什麼不一開始就 COPY . . (把當前專案目錄下的所有檔案全部複製到容器的工作目錄 /app 裡面) 呢？這正是為了善用 建置快取 (Build Cache)！

Docker 會快取每一層的建置結果。當你重新 build 時，如果某一層的指令和檔案內容完全沒變，Docker 就會直接使用快取，跳過執行。

package.json：通常不常變動
RUN npm ci：只要 package.json 沒變，這步就能直接使用快取，它是最耗時的步驟
server.js：通常是最常修改的程式碼

這種寫法確保：當你只修改 server.js 時，前面安裝套件的耗時步驟可以跳過，只重新執行最後的 COPY . .。

對開發流程來說，這是極其重要的效率優化技巧。

Part 8：實戰情境：公司專案怎麼用 Dockerfile？

在實際專案裡，我們通常會有前端和後端各自的 Dockerfile。

前端：把 React/Vue 專案 build 成靜態檔案，再用 Nginx Image 來 serve。
後端：把 Node.js/Java/Spring Boot 應用程式包進 Image，確保後端 API 環境一致。

這樣做的目的：

環境一致：不管工程師本機是 Mac、Windows、Linux，跑的都是相同的容器環境。
方便部署：只要丟 Image 到雲端伺服器或 Kubernetes，就能快速啟動服務。
團隊協作：避免「我電腦可以跑，你的卻不行」的情況。

結論

今天，我們成功地將一個本地專案，轉化為一個標準化的、可攜的、可分享的 Docker Image。

在真實的專案中，前端 (React/Vue) 和後端 (Node.js/Java) 都會各自有自己的 Dockerfile。前端可能會將專案打包成靜態檔案，再用 Nginx Image 來提供服務；後端則會像我們今天一樣，將 API 伺服器打包。最終，不論開發者的本機環境為何，所有人都能運行完全一致的容器環境，徹底告別「我電腦可以跑」的窘境。

既然我們已經能為自己的應用程式蓋好標準化的房子 (Image)，那麼下一步，就是學習如何更好地管理住在裡面的房客 (Container)，例如：如何讓房客的行李（資料）不會因為搬家而遺失？

在明天的文章中，我們將深入探討運行容器的技巧，特別是 Docker 中最重要也最實用的概念之一 —— Volume (卷)！明天見！