什麼是Docker：完整指南

開發應用程式通常涉及管理複雜的資料庫、程式語言、框架、依賴關係等。此外，在與不同的作業系統（OSs）合作時，你可能會面臨相容性問題。這些變數中的每一個都會對你的工作流程產生負面影響。

為了解決這些問題，你可以開始使用Docker。這個工具使你能夠在容器化環境中構建和管理應用程式。最終，Docker可以消除許多複雜的配置任務，使開發更容易、更有效率。

在這篇文章中，我們將回答 “什麼是Docker？”這個問題，並解釋它是如何工作的。然後，我們將向你展示它的一些主要用例，以及作為一個初學者如何開始使用。

1. 什麼是Docker？
2. Docker與虛擬機器
3. Docker是如何工作的？
4. Docker的用途是什麼？
5. 使用Docker的優點和缺點
6. 如何開始使用Docker

什麼是Docker？

那麼，Docker究竟是什麼？它是一個在沙盒中開發應用程式的開源平臺。它的輕量級虛擬化環境也被稱為容器：

Docker

雖然容器早在1979年就已經存在，但Docker讓它們變得更加容易使用。使用Docker，開發人員可以在本地或生產伺服器上構建、測試和部署他們的應用程式。

自2014年Docker 1.0釋出以來，它已經為個人開發者和公司規範了容器的使用。現在，它有超過1300萬使用者，包括Netflix、Target和Adobe等大公司：

使用Docker的企業

另外，Docker的採用率正在逐年增加。根據Datadog的資料，近25%的公司已經開始使用Docker來監控其應用程式。自2015年以來，這一比例每年都在增長3到5個百分點：

越來越多的公司使用Docker（來源：Datadog）。

我們可以看到，Docker已經成為開發和部署應用程式的流行平臺。為了進一步瞭解它的受歡迎程度，讓我們深入瞭解Docker軟體的工作原理。

Docker與虛擬機器

在Docker中，你可以將一個應用程式打包成一個標準化的單元，可用於軟體開發。這個單元，或稱容器，包括應用程式的編碼和依賴性，這樣它就可以輕鬆地在任何計算環境中執行。

在Docker之前，公司經常使用虛擬機器（VM）來執行應用程式。這些可以模擬物理計算機，使開發人員能夠將一臺伺服器變成多臺伺服器。然而，這種方法會有一些缺點。

每個虛擬機器包含作業系統和應用程式的完整副本，以及必要的二進位制檔案和庫。這些檔案可能會在一臺電腦上佔用幾十GB的空間。此外，為客戶作業系統虛擬化硬體可能需要大量的開銷。

容器代替了對硬體的虛擬化，對作業系統進行了虛擬化。在Docker中，容器是應用層的抽象，可以包含程式碼和依賴關係。在同一臺機器上，多個容器可以作為孤立的程序執行：

Docker和虛擬機器的比較（來源：ResearchGate）。

因此，Docker容器通常佔用的空間較小。它們還可以包含更多的應用程式，而不需要那麼多的虛擬機器和作業系統。

Docker是如何工作的？

想象一下，你正試圖將貨物從一個地方運到另一個地方。在現代，你可以用集裝箱輕鬆做到這一點。這些將把某些物品放在一起的密封環境中，使它們能夠通過船舶、火車或飛機進行運輸。

Docker的工作方式非常類似。簡單地說，Docker規範了開發和部署軟體的方法。

Docker用容器工作。這些容器可以有可重複使用的元件，如Python、Node、依賴性等等。然後，你可以將容器部署在任何地方，而不必擔心相容性問題。

Docker一開始可能很複雜，所以讓我們討論一下這個軟體中涉及的所有主要元件。一旦你瞭解了這些主要功能，你就可以簡化你的應用程式的開發過程了!

Docker引擎

Docker Engine是用於在Docker中構建和容器化應用程式的客戶-伺服器技術。從本質上講，它支援執行你的基於容器的應用程式所涉及的所有任務：

Docker引擎示意圖（來源：Docker）

這些是Docker引擎中的主要元件：

• Docker Daemon：管理Docker映象、容器、網路和卷。它還監聽Docker API請求並處理它們。
• Docker Engine REST API：由Docker開發的API，與守護程式進行互動。
• Docker CLI：用於與Docker守護程序通訊的命令列介面。

通過Docker引擎，你可以在任何基礎設施上執行容器化的應用程式。這種設定有助於實現Docker的行業領先的容器執行時間。

Docker映象

Docker映象是一個可執行的軟體包，包括執行一個應用程式所需的所有原始碼、依賴性和工具。映象是隻讀模板，為建立容器提供指示。

你可以把Docker映象想象成藍圖，從而更好地理解它們。它們包含了一個容器執行時將包括的快照。

在一個映象中，有多個堆疊層。例如，如果你想建立一個網路伺服器映象，你可以首先包括Ubuntu Linux。接下來，你可以在上面疊加Apache和PHP的編碼。

在製作Docker映象時，最好把最易變的層放在堆疊的高處。然後，如果你需要做一個改變，你就不需要重建整個映象了。

Docker容器

正如我們前面所討論的，容器是Docker的重要組成部分。簡單地說，Docker容器是一個孤立的區域，供應用程式執行而不影響系統的其他部分。這個軟體單元將打包所有的程式碼和依賴關係，以便於從一個應用程式轉移到下一個。

以下是使用Docker容器的一些好處：

• 標準：雖然容器已經存在了幾十年，但Docker已經為其使用創造了行業標準。Docker容器具有難以置信的可移植性和易用性。
• 輕量級：由於容器共享作業系統的核心，你不需要為每個應用程式提供不同的作業系統。因此，你的應用程式可以更有效地執行，並減少伺服器和許可成本。
• 安全：與虛擬機器不同，容器隔離了應用程式，這使它們更加安全。有了Docker，你的容器將有預設的隔離能力。

最終，Docker容器提供了比虛擬機器更多的優勢。儘管它們以類似的方式隔離和分配資源，但容器通常更可移植、更高效、更安全。

Docker Compose

Docker Compose是一個工具，旨在將多個容器作為一個單一服務來執行。如果你的應用同時需要NGINX和MySQL，Docker Compose可以讓你建立一個檔案來啟動兩個容器。這就避免了分別啟動每個容器的需要。

以下是使用Docker Compose時的三個基本步驟：

1. 建立一個Docker檔案來定義應用程式的環境，以便它可以被複制。
2. 在docker-compose.yml檔案中定義你的應用程式的每個服務，以便它們可以在一個隔離的環境中執行。
3. 使用Docker Compose命令來啟動和執行你的應用程式。

從本質上講，Docker Compose使多個容器在隔離的情況下執行。然而，在必要的時候，它們可以彼此互動。

例如，Compose可以幫助你建立和配置你的應用程式的服務依賴，如資料庫、快取或Web服務API。

Dockerfile

Dockerfile是一個文字檔案，包括構建Docker映象的說明。通過閱讀這個檔案，Docker會自動構建新的映象。

docker build 命令將從Dockerfile和一個上下文中建立一個映象。這個上下文是一組檔案，位於指定的路徑或URL中。

首先，輸入以下命令：

docker build

這將把整個上下文傳送給Docker守護程序。要指向檔案系統中的一個Docker檔案，請使用這個命令：

docker build -f /path/to/a/Dockerfile

如果構建成功，你可以指定一個你想儲存新映象的儲存庫和標籤：

docker build -t shykes/myapp

然後，Docker守護程序將對Dockerfile進行驗證。如果語法上有問題，它將返回一個錯誤。

Docker桌面

要在你的Mac、Linux或Windows環境中開始使用Docker，你可以安裝Docker Desktop。它提供了一個簡單、易於使用的介面，用於管理個人電腦上的容器、應用程式和影象：

Docker桌面

有了Docker Desktop，你就不必使用命令列來執行基本任務了。這可以加速開發工作流程：

Docker桌面儀表盤

它還配備了一個內建的擴充套件市場，使得開始使用第三方開發者工具變得容易。這些工具包括用於除錯、測試和保護你的應用程式的軟體：

Docker桌面擴充套件市場

另外，Docker Desktop對個人和小型企業使用是免費的。然而，請記住，較大的公司需要購買訂閱，起價為每月5美元。

Docker Hub

Docker Hub是一個可以找到和分享容器映象的平臺。它是全球最大的容器映象庫，擁有來自社羣開發者、開源專案和獨立軟體供應商（ISV）的資源：

Docker Hub映象

以下是Docker Hub中包含的一些功能：

• 用於推送和拉動容器映象的儲存庫
• 建立可以訪問私人儲存庫的團隊和組織
• Docker官方映象
• Docker驗證的釋出者映象
• 從GitHub或Bitbucket建立容器映象並推送到Docker Hub
• 用webhooks觸發行動

要開始使用Docker Hub，你需要建立你的第一個資源庫。你只需要給它起個名字並指定它的可見性：

建立一個Docker Hub資源庫

然後，你可以下載Docker Desktop，開始從Docker Hub拉取和推送容器映象。你會在新倉庫的最新標籤下看到這些推送。

Docker的用途是什麼？

Docker主要是為DevOps和開發人員設計的。這個工具使開發人員能夠建立、定製和部署應用程式，作為可移植的輕量級容器。這種設定將其所有的依賴性打包成一個單元，可以在幾乎任何作業系統上執行。

下面是Docker的一個典型用例：

1. 開發人員在本地編寫程式碼，然後使用Docker容器與他們的團隊分享。
2. 他們將應用程式推送到測試環境，在那裡很容易進行自動和手動測試。
3. 當發現bug時，開發人員在開發環境中對其進行故障排除。為了測試這些變化，他們在測試環境中重新部署它們。
4. 在開發人員修復錯誤後，更新的影象被推送到生產環境。

使用這個工作流程，你可以測試新的軟體，而不用進行手動安裝。例如，你可能會發現設定一個MySQL伺服器是很困難和繁瑣的。相反，你可以使用Docker CLI來執行這項任務，只需一條命令。

由於Docker有自己的CLI，初學者可以用它來學習如何操作命令列。在Linux環境中設定好Docker後，你可以開始使用Linux命令。然後，你可以更快、更有效地執行系統管理任務。

使用Docker的優點和缺點

現在你已經瞭解了Docker的核心元件，讓我們來討論它的主要優點和缺點。然後你可以決定它是否對管理你的軟體應用程式有用。

優點

作為一個開發者，你的一些工作在手動執行時可能變得乏味和重複。通過Docker容器，你可以安排這些任務的自動化。使用cron作業可以大大減少你的工作量，優化你的時間。

此外，Docker是高度可移植的。它使你的開發團隊的每個成員都能在應用程式上工作，甚至在不同的伺服器、機器或作業系統上。這種設定可以消除許多因平臺不相容而產生的問題。

與虛擬機器相比，Docker容器可以節省更多空間。雖然Docker和虛擬機器的工作原理相似，但Docker要輕得多。

此外，Docker有一個強大的社羣。通過加入Docker社羣活動，你可以與其他Docker使用者進行面對面和線上交流：

Docker社羣

你還可以瀏覽Docker的廣泛的社羣論壇。如果你是一個初學者，這些討論可以幫助你獲得使用這個平臺的建議。

缺點

正如我們前面提到的，Docker可能比虛擬機器更有效。然而，在物理伺服器上執行應用程式通常要快得多。

Docker也可能涉及到一個陡峭的學習曲線。它不是為執行具有圖形使用者介面（GUI）的應用程式而設計的。這意味著你需要學習命令列，這對初學者來說可能是個挑戰。

最後，Docker容器將在主機的作業系統上執行。如果這些容器中隱藏有任何惡意軟體，主機可能會受到影響。

如何開始使用Docker

要開始使用Docker，你必須訪問主網站。然後，為你的電腦作業系統下載相容的版本。

如果你有一臺Mac電腦，你將需要選擇英特爾晶片或蘋果晶片的Docker版本。也有針對Windows和Linux使用者的選項。

一旦你開啟下載的檔案，它將在你的電腦上安裝Docker Desktop。接下來，開啟Docker Hub並建立一個新賬戶：

在Docker上建立一個賬戶

現在你可以開啟Docker桌面並登入。然後，開啟你的命令列或bash視窗，執行這個命令：

docker run -d -p 80:80 docker/getting-started

一旦你這樣做，你會在你的Docker Desktop儀表板上看到一個新的容器。它的名字將是為你的賬戶隨機生成的：

新的Docker容器

你也會有一個新的Docker映象。如果你導航到Images標籤，你會看到一個docker/getting-started影象正在使用中：

新的Docker映象

現在你已經擁有了開始管理你的本地容器所需要的一切！

小結

如果你必須管理多個應用程式，Docker可以成為獨立組織它們的有效工具。由於它使用容器，Docker可以幫助你開發每個應用程式，而沒有程式語言、庫或框架衝突的風險。

儘管Docker通常比虛擬機器（VM）更有效，但在物理伺服器上工作會更快。由於它還依賴於一個命令列介面，Docker可能也不是絕對的初學者的一個好選擇。