[WebConf2023] Docker 入門 101

給前端的 Docker 入門課

22 min readAug 21, 2023

在 WebConf 2023 分享了一場 Docker Workshop，之所以稱之為 workshop，原本是想以工作坊的形式，讓大家有機會在現場演練，但想像是美好的，現實總是殘酷的，也是我太愛跟台下的聽眾們聊天，以至於連原本規劃的內容都講不完，如果當時的聽眾，或是看到這篇文章的人，想要更多 Docker 的學習，歡迎向我許願，或許我們能找個機會再開一些分享。

2023/11/09 更新: 在 MWC#2023 分享了一場 90 分鐘的 Docker Workshop，內容跟 WebConf 這場差不多，但做了一些順序的討論，補充了 docker scout，整體應該比 WebConf 時更完整也更流暢，講義連結在此，可以自行下載: https://drive.google.com/file/d/1jRyeb6R_48PIvveNfok-6_CvQYCXwmcC/view?usp=sharing
（但這篇還是要幫我拍手喔 🤣）

自我介紹

前情提要

這次的內容是專門為了前端工程師設計的，但我脫離前端一陣子了，隱約從 AppWorks School 畢業的前端班學員中聽聞他們工作的情況，因此設計了這個 workshop，希望可以讓前端工程師們也能試試看 Docker。

如果你不是前端工程師，但從來沒用過 Docker，想試試看，那也歡迎參考看看。

這次的 Workshop 會做到什麼？做不到什麼？

希望能做到的

不害怕 Docker、願意開始使用
大概知道 Docker 是什麼
知道 Docker 有什麼好處
可以建立自己的 Docker Image

做不到的

教你怎麼安裝 Docker
Best Practices
Docker 原理與底層實作
Kubernetes

簡單地說，就是這次先以「可以直接開始使用 Docker」為目標，至於「為什麼」或「這是什麼」，如果大家有興趣繼續往下探索，就看看以後還有沒有機會分享。或是關於 Docker 原理，也可以參考敝作：

開始前的準備

Prerequisite

在開始之前，請先安裝好 Docker 及註冊好 Docker Hub 的帳號。

先安裝好 Docker: 這部分可以參考 Docker 官網，官網已經有很好的指引了，如果不太知道要看官網的哪部分，可以參考這份說明：how-to-install-docker.md。
先註冊好 Docker Hub 帳號 https://hub.docker.com/

實驗素材

實驗用 Docker image https://hub.docker.com/r/ashleylai/webconf2023/tags
原始碼 https://github.com/azole/docker-ironman-2022/tree/main/web-application

背景故事

假設，我是一個前端工程師，剛去一間公司上班，到公司後，後端工程師給我一個 Docker image ashleylai/webconf2023，跟我說只要跑起來就可以有後端串接了，但，我不會 Docker 啊？

BE：面試時，你不是說你會 git 跟基礎的 Linux 指令嗎？

我：是沒有錯，但這跟 Docker 的關係是？

BE：那讓我來跟你確認幾個指令

git pull 跟 git push 你會嗎？
ls 跟 ls -a 是什麼意思？
rm 是什麼意思？
log 跟 build 這兩個單字是什麼意思？

這些你都會的話，那你就會 Docker 喔！

我：？？？

Docker 基本元素

在開始前，先讓我們來看看 Docker 的基本元素，這邊先有個心理準備就好：

Docker image 可以想成是一種「樣板」，我們可以用 image 這個樣板去「啟動」出很多個 container。如果有 OOP 的概念，這邊就有點類似可以用 class（類別）去建構出很多 instance（實例）。
Container 就是我們的主角，先記得它是把我們想要執行的程式及其所有相關的套件、函式庫等所有資源包在一起運行。
Docker Hub 是存放 image 的地方，是不是跟 GitHub 名稱很類似，總之就是某些東西的集散地。
Dockerfile 可以用來「建立」image，後續我們會用到，用過才能有感覺！

Docker 指令格式

docker：這就不用說了，我們現在就是要下 docker 的指令
對象：這裡的對象就是指你想要操作的對象，例如 Image 或是 Container。
指令：例如你是要啟動一個 container 或是列出你電腦裡的 images 等，這裡的指令大量借用了我們工程師過去的經驗，不會太記的，讓我們往下看下去！
參數：指令需要的參數，不同的指令需要不同的參數。

備註：這是新版的指令格式，現在開始學 Docker 的朋友，很推薦先試試看新版的格式，雖然比舊版的冗長，但比較有規律、比較好記跟學習。但你可能會在其他教學書籍或文章中看到舊版的指令格式，我後面會放一個對照表，也不會太難比對的。

範例：

# 列出目前在執行中的 container
docker container ls

# 列出所有 container
docker container ls -a

# 列出 image
docker image ls

ls 跟 ls -a 會的話，以上這些範例應該不難推測是什麼意思，這也是為什麼說，如果你會一點 Linux 基礎指令的話，Docker 指令就不會太難，它在設計上，都有盡量借用大家過去的經驗，沒有太多意外之處。

使用場景 1：使用後端給的 image

ashleylai/webconf2023 這個 image 裡是一個 Express web server，image 建立時已經設定好會在 port 3000 啟動這個 web server，因此我們在啟動 container 時，也需要做出相對應的配置。

專案原始碼： https://github.com/azole/docker-ironman-2022/tree/main/web-application/api

首先，我們要先把 image 從 Docker Hub 或是 registry 上 pull 下來，然後再用這個 image 來啟動 container。

取得 image

其實可以直接執行啟動 container 的指令，Docker 會先檢查你的電腦裡有沒有這個 image，沒有的話會自動去 pull，但這邊我們藉由 pull image 來學習一些觀念。

# 先把 image 從 DockerHub 或其他 registry 上 pull 下來
docker image pull ashleylai/webconf2023

# 列出 image 確認
docker image ls

docker image pull {image name}

image name 是 image 的名稱，完整的格式為 namespace/repository:tag。namespace 是用來辨認個人或組織的，簡單地說，如果你是用 Docker Hub 的話，那就是你在 Docker Hub 上的帳號。

很多時候，你會看到教學範例並沒有加上 namespace，這是因為這時候使用的是預設的 namespace，通常就是很「大咖」、「知名」的組織的 image，例如 node, ubuntu, nginx 等。

repository 這是 image 儲存庫的名稱，tag 通常會被用來標註版本，如果沒有寫明，那預設就是 latest 。

如果不知道有什麼 image 可以用，可以到 Docker Hub 上去搜尋，也可以用指令 docker search {keyword} 來搜尋，例如 docker search node 那可以搜尋 nodejs 相關的 image。以我們的情境為例，後端已經提供了一個 image 名稱，那就直接 pull 即可。

docker image ls

其結果如下，你看到的顯示結果跟圖 5 可能略有不同，REPOSITORY 跟 TAG 前面介紹過的，就不多贅言。IMAGE ID 是這個 Docker image 的 ID，是用來唯一辨識 Docker image 的。SIZE 這個欄位要特別注意，這是這個 IMAGE 的大小，但不一定是真的佔用你硬碟的空間大小，原因是因為 Docker image 是一層一層疊起來的，而且會讓這些「層」被共用，想知道更多的話，可以參考我的書，或是將來有機會我們來開個進階課聊聊這部分。

啟動 container

docker container run \
  -it \
  -p 3001:3000 \
  --rm \
  ashleylai/webconf2023

這是啟動 container 的指令，格式一樣符合圖 3 的整理，這裡我們用到了幾個參數，這些參數都跟我們要怎麼使用這個 image 有關係：

-it

i :-interactive 啟動互動模式，保持標準輸入的開放。
t : -tty讓 Docker 分配一個虛擬終端機(pseudo-TTY)，並且綁定到容器的標準輸出上。

加上 -it 的啟動方式，應該會讓你的終端機視窗被佔用，但好處是，可以比較方便地看到 container 中的 application 的 log 的顯示。

-p

--publish 通常格式為 -p local port#:container port# ，將 container 中的 port 3000 映射到 Host 中的 3001。container port# 在 image 建立的時候就會決定好了，所以要按照這個 image 的規定、不能修改。但 local port# 就可以自行決定了，

--rm 停止這個 container 時，就移除掉，通常我在實驗或練習的時候，習慣加上 --rm ，這樣就不用手動去移除停止後、不需要的 container。

這邊可以看到，image name 我用的是 ashleylai/webconf2023:arm，因為我的電腦是 M1，是 apple chip，因此我用符合這個晶片的版本，目前 Docker Hub 上的 image 是 intel chip 可以執行的，這也是 tag 的用途之一，可以用來標注版本。

測試 container

這個 Express web server 提供了兩個 API:

GET /
GET /conferences

都可以用瀏覽器試試看，記得 port number 要換成你啟動 container 指令中的 local port#。

如果可以成功看到圖 7 的結果，那表示已經啟動成功了，你就可以開始開發前端來串接這些 API 嚕～

使用場景 2：把自己的前端包成 Docker image 提供給其他人使用

為了設計這個實驗，開發了一個超級簡單的 react 前端，大家手邊如果有自己的專案，蠻鼓勵試試看直接用自己的專案來進行這個實驗。

前端原始碼: https://github.com/azole/docker-ironman-2022/tree/main/web-application/myweb

這邊要特別注意的是，由於前端是靜態資源，需要一個 web server 來接收 HTTP 請求，我這邊用的是 nginx。

開發 Dockerfile

當我們想要把自己的專案做成 image 給別人使用時，就必須要開發 Dockerfile，這是一個文字檔，我們可以在裡面記錄建置一個 image 需要的步驟，直接來看例子吧。

# build stage
FROM node:18-alpine as builder

# 建立工作目錄
WORKDIR /app

# 把 package.json 跟 package-lock.json 複製到 image 中
COPY package*.json ./

# 安裝相依套件
RUN npm ci && npm cache clean --force

# 把所有檔案複製到 image 中
COPY . .

# 執行 build
RUN npm run build

#################################
# production stage
FROM nginx:alpine

# 建立工作目錄
WORKDIR /usr/share/nginx/html

# 從 builder 階段裡的 /app/build 複製到目前位置（WORKDIR）
COPY --from=builder /app/build .

這就是一個 Dockerfile 的樣子，分為兩個階段：

第一個階段 build stage: 這是編譯階段，因為編譯需要 nodejs 環境，所以我從 nodejs:18 開始，並且把這個階段命名為 builder（這個你可以任意命名），會需要命名是因為後面的階段會用到，有命名的話比較方便。後續的指令前端工程師們應該覺得不陌生，就是用 npm 安裝這個專案需要的套件，執行 npm run build 去編譯 react 專案。
第二個階段 production stage: 這個階段就是要正式地開始把第一個階段編譯出來的檔案 serve 起來，這邊我是用 nginx 來接收 HTTP request，所以就直接用 nginx:alpine 這個 image，然後從第 builder 這個階段把編譯好的靜態檔案複製到這個階段即可。

提醒一下，不要嘗試一開始就憑空寫出 Dockerfile，可以先手動建立一個 container，並且在這個 container 裡面進行操作，讓這個 container 變成「你希望建立出來的 image，啟動出來的 container 的樣子」後，再把這些步驟寫進 Dockerfile 裡去，這樣成功的機率比較高，通常手動會失敗的，自動化也不太會成功。

備註：本文主要在讓大家可以立刻開始使用，所以僅介紹有用到的部分，其他還有興趣的話，可以參考 Dockerfile Tutorial（附錄版），之後也會再整理更完成的教學出來。

建立 Docker image

準備好 Dockerfile 之後，就可以透過指令來進行編譯：

docker image build -t ashleylai/myweb .

一樣是 docker 開頭，我們現在要操作的對象是 image，要進行的指令是 build ， -t 是用來指定 Docker image 名稱的，格式同前文介紹，如果你只是本地電腦使用，可以單純給 name:tag 即可，如果想要 push 到 Docker Hub 上去，記得要加上帳號，例如 ashleylai/myweb，tag 沒有設定的話，預設就是 latest。

注意一下指令的最後有一個「點」，這個點不能省略喔，一開始我學習的時候，以為這是英文的句點，自己為是地沒有複製這個點，結果就出錯了。這個部分還有其他用法，我們這邊「點」的意思就是當前位置，這是用來告訴 Docker 建立這個 image 需要的 context（上下文）可以在哪裡找到。

圖 9 就是編譯的過程（僅擷取部分）：

建立完成後，可以用 docker image ls 確認看看是否存在。

測試 image

再分享給別人之前，記得可以用這個 image run 成 container 後測試驗證一下，以我們 build 出來的這個 image 來說，因為是 nginx，預設的 port number 是 80，因此啟動的指令如下：

docker container run \
  -it \
  -p 8081:80 \
  --rm \
  ashleylai/myweb

跟啟動後端 server 的指令是不是很像，差別只有在 -p ，我把 nginx 裡的 80 映射到我電腦的 8081，所以用瀏覽器測試時的網址會是 http://localhost:8081，記得後端 server 也要跑起來喔。測試結果如圖 10：

把 image 推送到 Docker Hub

既然從 Docker Hub 上下載 image 到我們的電腦用的是 docker image pull 指令，大家應該可以猜到，想要把 image 推送到 Docker Hub 上去用的是 push，不過，記得在 push 前要先登入你的 Docker Hub：

# 先登入 Docker Hub
docker login

# 把 image 推上 Docker Hub
docker image push ashleylai/myweb

使用場景 3：直接用 Docker 來當作開發環境

前面兩個場景都是要給別人用的，後端給前端、前端給後端之類的，現在我們來試試看，能不能在工程師的電腦裡只裝 Docker 就可以開始進行開發。

我們原本開發專案的工作流程會是：

開啟終端機後，將路徑切換至 react 專案
在終端機執行 npm start 以啟動開發模式（這邊可以換成你需要的指令）

如果想用 Docker 來進行上述動作，參考指令如下：

# 先將路徑切換至 react 專案
docker container run \
  -it \
  -p 3000:3000 \
  -w=/app \
  -v $(pwd):/app \
  node:18 \
  npm start

這個指令其實我們在前兩個場景用到的一樣，就是多了一個 -w跟-v 。-w 負責指定這次啟動的 container 裡的工作目錄。而 -v 的用法跟 -p 有點像， -v $(pwd):/app 冒號前的 $(pwd) 指的是你電腦的當前目錄，冒號後的是 container 裡的，組合起來的意思就是「將當前目錄掛載（mount）至 container 裡的 /app」，這樣就可以讓你的電腦跟 container 裡共享同樣的檔案。

至於指令中的 node:18 跟 npm start ，你都可以置換成你需要的 nodejs 版本跟啟動指令，這樣就可以用 Docker container 裡 nodejs 的環境，而不需要在自己的電腦安裝 nodejs 了。

除了不需要在自己的電腦安裝環境之外，你應該也注意到，要換版本也是很容易的事，只需要換個 image 來用即可。

試試看以下步驟，可以讓你從頭建立一個 react 專案並且進行開發：

# 切換到你想要放置專案的路徑

# 用 Docker container 來建立 react 的新專案
docker container run \
  -it \
  --rm \
  -w=/app \
  -v $(pwd):/app \
  node:18 \
  npx create-react-app simple-react

# 用 Docker container 來啟動 react 專案的開發模式
docker container run \
  -it \
  --rm \
  -p 3000:3000 \
  -w=/app \
  -v $(pwd)/simple-react:/app \
  node:18 \
  npm start

所以，Docker 是什麼？可以吃嗎？

本文一開始就讓大家先開始用用看，現在來解釋看看 Docker 是什麼。

Docker 是一種把你的專案、軟體，及其所有相依的套件、函式庫等「打包」在一起的工具，讓你可以很輕易地在任何地方執行它。

印象中，Docker 剛推出的時候，有一句行銷標語是「Build Once, Run anywhere」，時至今日，雖然不完全做到（例如不同晶片造成的影響），但也沒有相差太多。

Docker 透過 image 將你的專案、軟體需要的東西全打包在一起。啟動時，透過 Linux 的 namespace 技術，建立出一個隔離的環境，再透過 cgroups 來進行資源的限制。（這邊再講下去，我可以講上 6、7 個小時，有興趣歡迎找我討論唷。）

這邊也可以注意到，namespace 跟 cgroups 其實是 Linux 上的技術，那為什麼我們在 Mac 或 Windows 上可以用呢？以 Mac 上來說，安裝完 Docker Desktop 後，Docker 其實是在我們的 Mac 裡偷偷啟動了一台虛擬機（virtual machine），這台虛擬機上安裝了 Linux，之後我們啟動的 container 都是跑在這台虛擬機上的。透過這種偷天換日的方式，讓我們可以在非 Linux 的作業系統上使用 Docker，也是蠻有趣的。（Windows 我比較不熟悉，但應該類似。）

再另外提醒一件事，由於 Docker 當年太過成功，因此我們總習慣將 Docker 跟容器（container）畫上等號，但其實在 Docker 出現以前，就已經有了容器技術，只是當時應該是很難用，Docker 厲害的地方，就是將建立一個 container 這件事變得很簡單，讓大家都能很容易地去使用容器。

ps. 關於這點，我自己也有一點感觸，我自己的技術能力不是很厲害，但正是因為這樣，我好像比較能理解還不會某一個技術的人的感覺。91 哥也鼓勵我「能把知識講得很清楚好懂、引人入勝是一種稀缺能力」，想一想，跟 Docker 很像，我要多說服我自己，不要小看能把原有的、有門檻的東西變得簡單這件事！

Docker 的優點與缺點

Docker 有什麼好處

讓大家想想幾個情境：

Q. 當你有一台新電腦或是新的 server，你需要花多少時間把開發、執行環境安裝回來？

Q. 你有多常說「在我的電腦不能動」？

Q. 上版還好，你有退版的經驗嗎？覺得退版容易嗎？

Docker 的缺點

進入門檻，看起來好像很難、很遙遠 → 透過本文，你已經解決了，會 git 跟 linux 基礎指令，就會 Docker！

如果覺得指令不行，在 Mac 或 Windows 的話，也可以考慮使用 Docker Desktop，透過 Docker Desktop 提供的 UI 介面來控制容器也是可以的。

結語

Docker 絕對不是萬能的，但把它用在適合使用的地方，就能幫助你增加工作效率，甚至可以跟別人更好地合作。

先不要害怕它，無論如何，先用起來再說，用了就會遇到問題，遇到問題就去探索、查資料、找人討論（歡迎找我！），這樣就會愈來愈熟悉、愈來愈厲害。

在「會使用」之後，如果有興趣，可以藉由 Docker 去對 Linux 做更深地探索，也是很棒的，到時候記得要啟動一台 Linux (VM or AWS EC2 instance…等）來玩玩，會很有趣喔！

參考資料

遺珠之憾

這些是我覺得很可惜，沒有時間討論到的部分，有機會我們再找時間聊聊。

Docker Compose
Docker Network
底層原理
Best practice
Security

新舊指令對照

這邊提供新舊版的指令對照給大家參考：

# 註解是舊版指令

# docker pull ashleylai/webconf2023
docker image pull ashleylai/webconf2023
# docker push ashleylai/webconf2023
docker image push ashleylai/webconf2023

# docker rm {containerID or containerName}
docker container rm {containerID or containerName}
# docker rmi {imageID or imageName}
docker image rm {containerID or containerName}

# docker run -it --rm -p 3001:3000 ashleylai/webconf2023
docker container run -it --rm -p 3001:3000 ashleylai/webconf2023

# docker ps
docker container ls
# docker images
docker image ls