[Docker] 容器化技術

容器是什麼

「我電腦上跑得好好的，怎麼上了 server 就掛了？」——作業系統不同、語言版本不同、系統函式庫不同，傳統部署的災難大多從這裡來。

容器（Container） 的解法是：把應用程式和它需要的一切（執行環境、套件、設定檔）打包成一個獨立單元。不管搬到哪台機器，跑起來的行為都一樣。

而且這個打包是輕量級的隔離——只帶程式執行需要的東西，不用模擬一整個作業系統。

容器 vs 虛擬機

差別的根源就一句話：虛擬機模擬完整硬體、跑一個獨立 OS；容器直接共用 Host OS 的核心，只隔離應用層。所以容器才能那麼小、那麼快。

Docker 的核心概念

Image（映像檔）

Image 是容器的唯讀模板，定義了容器裡有什麼、怎麼啟動。來源有兩種：自己從 Dockerfile 建構，或直接從 Docker Hub 下載現成的（Node.js、PostgreSQL、Nginx 都有官方 image）。

Container（容器）

Container 是 Image 的執行實例。同一個 Image 可以同時跑出多個 Container，彼此隔離互不干擾。

要注意 Container 是暫時性的——刪掉之後裡面的資料就沒了。需要保留的資料（像資料庫檔案）要掛 Volume 才能持久化。

Dockerfile

描述「怎麼建構這個 Image」的腳本，每一行指令都會在 Image 上疊一層：

# 從官方 Node.js 20 image 開始
FROM node:20-alpine

# 設定工作目錄
WORKDIR /app

# 複製 package.json 並安裝依賴
COPY package.json .
RUN npm install

# 複製其餘程式碼
COPY . .

# 啟動指令
CMD ["node", "index.js"]

Docker Compose

實際專案很少只有一個容器——通常是 Web Server + 資料庫 + Cache 這種組合。Docker Compose 讓你用一份 compose.yml 定義所有服務，一個指令全部啟動。

services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "80:80"

  db:
    image: postgres:16
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: secret
    volumes:
      - db_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  db_data:

Docker 解決了什麼

• 開發環境一致性：新人 onboarding 不用照著文件一個一個裝工具，docker compose up 跑下去，環境就跟大家一樣
• 應用程式隔離：不同專案各跑各的容器，語言版本、套件版本互不打架
• 部署一致性：本機測過的 Image 跟 production 跑的是同一份，「環境不一樣」這類問題少掉一大半

Registry：Image 的倉庫

Image 建好之後要怎麼帶到別台機器？答案是推到 Registry——存放 Image 的遠端儲存庫，概念上就像程式碼的 GitHub。

• Docker Hub：最常用的公開 Registry，大多數官方 image 都放在這
• GitHub Container Registry (GHCR)：跟 GitHub 整合，適合開源專案
• Amazon ECR / Google Artifact Registry / Azure Container Registry：各雲端平台自家的私有 Registry

推送與拉取流程

以推到 GHCR 為例：

# 1. 登入（使用 GitHub personal access token）
echo $GHCR_TOKEN | docker login ghcr.io -u <username> --password-stdin

# 2. 把本機 image 打上遠端 tag
docker tag my-app:latest ghcr.io/<username>/my-app:1.0.0

# 3. 推到 Registry
docker push ghcr.io/<username>/my-app:1.0.0

# 4. 在另一台機器拉下來直接跑
docker pull ghcr.io/<username>/my-app:1.0.0
docker run ghcr.io/<username>/my-app:1.0.0

幾個關於 tag 的細節：

• Tag 格式是 <registry>/<namespace>/<image>:<version>
• 省略 <registry> 的話，預設就是 Docker Hub
• 同一個 image 可以打多個 tag 同時推送（例如 1.0.0 和 latest）

和雲端的關係

Docker 負責在一台機器上跑容器。但當規模大到要自動擴縮容、要顧高可用性，就需要容器編排工具來管理一整群容器，主流是 Kubernetes（K8s）。

各雲端平台也都有託管的容器服務：

• AWS ECS / EKS：Amazon 的容器服務
• Google Cloud Run / GKE：Google 的容器服務
• Azure Container Apps / AKS：Microsoft 的容器服務

這些服務吃的都是 Docker Image——你把 Image 推上去，部署和維運交給平台處理。