一張圖搞懂 Docker 常見語法：從零開始理解映像檔、容器與 Dockerfile

By徐培鈞
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更新日期： 2025 年 3 月 13 日

本文為 Docker 指令細談，第 1 篇：

  1. 一張圖搞懂 Docker 常見語法：從零開始理解映像檔、容器與 Dockerfile　👈進度
  2. 初學者指南：Docker 服務 (Service) 與容器 (Container) 的區別
  3. Docker Compose：深入理解 docker compose exec 指令
  4. Django 爬蟲自動化：Docker 獨立運行 scraper.py
  5. 新手指南：如何設定 WSL 2（Ubuntu 20.04）並整合 Docker
  6. 時區資料庫（tzdata）是什麼？完整介紹與應用指南
graph TD
    subgraph "Dockerfile 文件"
        dockerfile["Dockerfile"]
        docker_build["docker build"]
    end

    subgraph "映像檔"
        image["Docker 映像檔"]
        docker_pull["docker pull"]
        docker_push["docker push"]
        docker_images["docker images"]
        docker_rmi["docker rmi"]
        docker_tag["docker tag"]
    end

    subgraph "容器"
        container["Docker 容器"]
        docker_run["docker run"]
        docker_ps["docker ps"]
        docker_stop["docker stop"]
        docker_start["docker start"]
        docker_rm["docker rm"]
        docker_exec["docker exec"]
        docker_logs["docker logs"]
    end

    subgraph "Docker Compose 文件"
        compose_file["docker-compose.yml"]
        compose_up["docker-compose up"]
        compose_up_build["docker-compose up --build"]
        compose_down["docker-compose down"]
        compose_rebuild["docker-compose rebuild"]
    end

    %% Dockerfile 到 映像檔
    dockerfile -->|定義構建過程| docker_build
    docker_build -->|構建| image

    %% 映像檔相關操作
    docker_pull -->|拉取| image
    image -->|推送| docker_push
    image -->|列出| docker_images
    image -->|刪除| docker_rmi
    image -->|重命名| docker_tag

    %% 映像檔到容器
    image -->|創建並運行| docker_run
    docker_run -->|創建| container

    %% 容器相關操作
    container -->|查看運行中| docker_ps
    container -->|停止| docker_stop
    container -->|啟動| docker_start
    container -->|刪除| docker_rm
    container -->|執行命令| docker_exec
    container -->|查看日誌| docker_logs

    %% Docker Compose 與其他組件的關係
    compose_file -->|引用或自動查找| dockerfile
    compose_file -->|定義服務配置| compose_up
    compose_up -->|創建並啟動多個| container
    compose_up_build -->|觸發| docker_build
    compose_up_build -->|使用多個| dockerfile
    compose_up_build -->|構建多個| image
    compose_up_build -->|啟動多個| container
    compose_down -->|停止並刪除多個| container
    compose_rebuild -->|重新構建服務映像檔| image

Docker 作為現代軟體開發和部署的重要工具，徹底改變了我們構建和運行應用程式的方式。

對於初學者而言，Docker 的概念和指令可能看起來有些複雜。

本文將從 Docker 的三個核心概念：Dockerfile、映像檔(Image)和容器(Container)出發，詳細解釋它們之間的關係，以及相關的常用指令。

此外，我們還會探討 Docker Compose 這個強大的工具如何簡化多容器應用的管理。

無論你是剛開始接觸 Docker 的開發者，還是想深入了解 Docker 架構的使用者，這篇文章都能幫助你建立清晰的理解。

Docker 三大核心概念

Dockerfile：應用的藍圖

Dockerfile 是一個文本文件，包含了一系列指令，Docker 引擎會按照這些指令一步步構建映像檔。

它就像是烹飪食譜或建築藍圖，定義了你的應用環境應該包含哪些元素和如何配置這些元素。

1️⃣ Dockerfile 的基本結構

一個簡單的 Dockerfile 通常包含以下元素：

  • 基礎映像檔（FROM 指令）：指定從哪個映像檔開始構建
  • 環境設置（ENV 指令）：設置環境變數
  • 檔案複製（COPY/ADD 指令）：將本地檔案複製到映像檔中
  • 安裝依賴（RUN 指令）：在映像檔中執行命令，例如安裝套件
  • 暴露連接埠（EXPOSE 指令）：聲明容器監聽的連接埠
  • 啟動命令（CMD/ENTRYPOINT 指令）：指定容器啟動時要執行的命令

2️⃣ Dockerfile 相關指令

  • docker build：根據 Dockerfile 構建映像檔
    • 用法：docker build -t 映像檔名稱:標籤 . -t 代表 tag（標籤）
    • 作用：讀取當前目錄下的 Dockerfile，並按照其中的指令構建一個新的映像檔

映像檔(Image)：應用的靜態模板

映像檔是 Docker 容器的靜態模板，包含了運行應用所需的所有內容——代碼、運行環境、依賴庫、環境變數等。

映像檔是多層結構，每一層代表 Dockerfile 中的一個指令。

這種分層結構使得映像檔能夠被高效地共享和重用。

1️⃣ 映像檔的特性

  • 不可變性：映像檔一旦構建完成，其內容不可改變
  • 分層結構：每一層都建立在前一層之上，形成疊加效果
  • 可共享：不同映像檔可以共享相同的底層，節省空間和傳輸時間

2️⃣ 映像檔相關指令

  • docker pull：從遠程倉庫拉取映像檔
    • 用法：docker pull 映像檔名稱:標籤
    • 作用：從 Docker Hub 或其他註冊表下載指定的映像檔
  • docker push：推送映像檔到遠程倉庫
    • 用法：docker push 映像檔名稱:標籤
    • 作用：將本地映像檔上傳到 Docker Hub 或其他註冊表
  • docker images：列出本地所有映像檔
    • 用法：docker images
    • 作用：顯示本機上所有的 Docker 映像檔及其相關資訊
  • docker rmi：刪除本地映像檔
    • 用法：docker rmi 映像檔ID或映像檔名稱:標籤
    • 作用：刪除指定的本地映像檔
  • docker tag：為映像檔添加標籤
    • 用法：docker tag 來源映像檔:標籤 目標映像檔:標籤
    • 作用：創建一個指向來源映像檔的新標籤

容器(Container)：應用的運行實例

容器是映像檔的運行實例，是 Docker 的核心。

容器提供了獨立的運行環境，包含應用和它所有的依賴，但共享主機的操作系統內核。

每個容器都是相互隔離的，保證了應用的安全和穩定運行。

1️⃣ 容器的特性

  • 輕量級：容器共享主機的內核，而不是像虛擬機那樣需要完整的操作系統
  • 隔離性：每個容器都在自己的命名空間中運行，不會互相影響
  • 可移植性：容器包含了運行環境，可以在任何支持 Docker 的環境中一致地運行
  • 短暫性：容器通常設計為臨時性的，可以輕易創建、停止、刪除

2️⃣ 容器相關指令

  • docker run：創建並啟動容器
    • 用法：docker run [選項] 映像檔 [命令] [參數]
    • 作用：基於指定的映像檔創建一個新的容器並運行
    • 常用選項：
      • -d：在後台運行容器
      • -p 主機連接埠:容器連接埠：映射連接埠
      • -v 主機路徑:容器路徑：掛載數據卷
      • --name 容器名稱：指定容器名稱
  • docker ps：列出運行中的容器
    • 用法：docker ps 或 docker ps -a（列出所有容器，包括已停止的）
    • 作用：顯示當前運行中的容器
  • docker stop：停止運行中的容器
    • 用法：docker stop 容器ID或容器名稱
    • 作用：優雅地停止指定的容器
  • docker start：啟動已停止的容器
    • 用法：docker start 容器ID或容器名稱
    • 作用：啟動一個已停止的容器
  • docker rm：刪除容器
    • 用法：docker rm 容器ID或容器名稱
    • 作用：刪除指定的容器
  • docker exec：在運行中的容器中執行命令
    • 用法：docker exec [選項] 容器ID或容器名稱 命令 [參數]
    • 作用：在一個運行中的容器內執行命令
    • 常用選項：-it：提供互動式的終端
  • docker logs：查看容器日誌
    • 用法：docker logs [選項] 容器ID或容器名稱
    • 作用：獲取容器的日誌輸出

Docker Compose：多容器應用的管理工具

Docker Compose 簡介

Docker Compose 是一個用於定義和運行多容器 Docker 應用的工具。

使用 Docker Compose，你可以通過一個YAML文件配置應用的多個服務，然後使用一個命令就能創建並啟動所有服務。

Docker Compose 實質上是對基本 Docker 命令的高級封裝，特別適合開發、測試和臨時環境。

docker-compose.yml 文件

docker-compose.yml 是 Docker Compose 的核心配置文件，它定義了應用的服務、網絡和卷。

一個簡單的 docker-compose.yml 文件可能如下所示：

version: '3'
services:
  web:
    build: ./web
    ports:
      - "5000:5000"
    volumes:
      - ./web:/code
    depends_on:
      - db
  db:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example

在這個例子中，我們定義了兩個服務：

  • web：從當前目錄下的 web 文件夾的 Dockerfile 構建
  • db：使用名為 postgres 的映像檔

Docker Compose 與核心概念的關係

Docker Compose 與 Dockerfile、映像檔和容器有著密切的關係：

  • 與 Dockerfile 的關係：
    • Docker Compose 可以通過 build 指令指定 Dockerfile 的位置
    • 執行 docker-compose up --build 時，Docker Compose 會查找並使用相應服務的 Dockerfile
  • 與映像檔的關係：
    • Docker Compose 可以使用已有的映像檔（通過 image 指令）
    • 也可以通過構建 Dockerfile 創建新的映像檔（通過 build 指令）
    • docker-compose rebuild 可以重新構建服務的映像檔
  • 與容器的關係：
    • Docker Compose 能夠創建、啟動、停止和刪除多個容器
    • 還能管理這些容器之間的網絡連接和數據共享

Docker Compose 常用指令

  • docker-compose up：創建並啟動所有服務
    • 用法：docker-compose up [選項]
    • 作用：啟動在 docker-compose.yml 中定義的所有服務
    • 常用選項：
      • -d：在後台運行
      • --build：在啟動服務前重新構建映像檔
  • docker-compose up --build：構建映像檔並啟動容器
    • 用法：docker-compose up --build [服務名稱]
    • 作用：強制重新構建映像檔，然後啟動服務
  • docker-compose down：停止並刪除所有服務
    • 用法：docker-compose down [選項]
    • 作用：停止並刪除由 docker-compose up 創建的容器、網絡
    • 常用選項：-v：同時刪除 Docker Compose 管理的卷
  • docker-compose rebuild：重新構建服務
    • 用法：docker-compose rebuild [服務名稱]
    • 作用：重新構建指定服務的映像檔

Docker 工作流實例

單容器應用的完整流程

讓我們通過一個簡單的 Web 應用例子，展示從 Dockerfile 到容器的完整流程：

  1. 創建 Dockerfile：
FROM node:14
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["npm", "start"]
  1. 構建映像檔：
docker build -t my-web-app:1.0 .
  1. 運行容器：
docker run -d -p 3000:3000 --name my-app-container my-web-app:1.0
  1. 查看運行中的容器：
docker ps
  1. 停止容器：
docker stop my-app-container
  1. 刪除容器和映像檔：
docker rm my-app-container
docker rmi my-web-app:1.0

多容器應用的 Docker Compose 流程

現在，讓我們看一個使用 Docker Compose 管理多容器應用的例子：

  1. 創建 docker-compose.yml：
version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - db
    environment:
      - DATABASE_URL=mongodb://db:27017/myapp
  db:
    image: mongo:4.4
    volumes:
      - mongodb_data:/data/db

volumes:
  mongodb_data:
  1. 啟動所有服務：
docker-compose up -d
  1. 查看服務狀態：
docker-compose ps
  1. 查看服務日誌：
docker-compose logs web
  1. 停止並移除所有服務：
docker-compose down

Docker 最佳實踐指南

Dockerfile 優化：打造輕量、高效的映像檔

1️⃣ 使用官方映像檔作為基礎

官方映像檔經過安全審核，能確保穩定性並獲得社群支持。建議優先使用官方提供的映像檔，例如：

FROM python:3.10-slim

這樣能減少潛在的安全風險，並獲得較小的映像檔體積。

2️⃣ 合併 RUN 指令以減少映像檔層數

每個 RUN 指令都會新增一層映像檔，過多的層數會增加構建時間與映像檔大小。因此，應該合併多條 RUN 指令，並刪除不必要的暫存檔案：

RUN apt-get update && apt-get install -y curl git \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

這樣能確保映像檔精簡且高效。

3️⃣ 使用 .dockerignore 排除不必要的文件

在專案目錄中建立 .dockerignore 文件，可避免將無關的文件（如 node_modules、.git 等）加入映像檔，提高構建效率：

node_modules/
.git/
*.log

4️⃣ 指定確切的版本標籤，而不是 latest

避免使用 latest，因為它可能導致不可預測的版本變更。建議指定明確的版本號，例如：

FROM node:18.15.0

5️⃣ 最小化映像檔大小，移除不必要的依賴

可以使用 slim 或 alpine 版本來減少映像檔大小，例如：

FROM python:3.10-alpine

此外，安裝完必要的套件後，應刪除不必要的安裝文件與暫存資料，以減少最終映像檔的體積。

映像檔管理：維持整潔與高效的 Docker 環境

1️⃣ 定期清理未使用的映像檔

映像檔長期累積會佔用大量磁碟空間，可使用以下指令刪除未使用的映像檔：

docker image prune -a

2️⃣ 使用版本標籤管理不同版本的映像檔

推送映像檔時，應明確標記版本，以便管理與回溯：

docker tag my_app my_repo/my_app:v1.2.3
docker push my_repo/my_app:v1.2.3

3️⃣ 利用多階段構建減少最終映像檔大小

多階段構建可讓構建環境與運行環境分離，確保最終映像檔輕量化：

# 第一階段：構建應用程式
FROM node:18 AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm install && npm run build

# 第二階段：使用輕量映像檔作為運行環境
FROM nginx:alpine
COPY --from=builder /app/dist /usr/share/nginx/html

4️⃣ 考慮使用私有註冊表存儲內部映像檔

若有內部映像檔，建議使用 私有 Docker Registry 來存放，以提升安全性與存取速度：

docker tag my_app my_registry.com/my_app:v1.0
docker push my_registry.com/my_app:v1.0

容器安全性考量

1️⃣ 以非 root 用戶運行應用

應避免使用 root 權限，降低安全風險：

RUN useradd -m appuser
USER appuser

2️⃣ 限制容器的資源使用

可透過 --memory 和 --cpus 限制容器的資源使用：

docker run --memory=512m --cpus=1 my_app

3️⃣ 避免在映像檔中存儲敏感資訊

應使用 環境變數 或 Docker Secrets 來管理敏感資料，例如 API 金鑰、密碼等。

4️⃣ 定期更新基礎映像檔

保持基礎映像檔為最新版本，避免因漏洞導致安全風險：

docker pull python:3.10-slim

Docker Compose 高級技巧

1️⃣ 使用環境變數在不同環境中重用配置

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    environment:
      - APP_ENV=production

2️⃣ 利用 extends 特性重用配置

x-common: &common
  restart: always

services:
  web:
    <<: *common
    image: nginx

3️⃣ 使用 depends_on 和 healthcheck 確保服務順序

services:
  db:
    image: mysql
    healthcheck:
      test: ["CMD", "mysqladmin", "ping", "-h", "localhost"]
      interval: 10s
      retries: 5
  app:
    image: my_app
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy

常見問題與解決方案

1️⃣ 映像檔構建問題

✅ 解決方案：檢查 Dockerfile 語法，確保網路連線正常，使用 --no-cache 強制重新構建：

docker build --no-cache -t my_app .

2️⃣ 容器之間無法通信

✅ 解決方案：確保容器在同一個網路內：

docker network create my_network
docker run --network=my_network my_app

3️⃣ 資料持久化問題

✅ 解決方案：使用 Volumes 或 Bind Mounts 來確保數據不會丟失：

docker run -v /my/data:/app/data my_app

4️⃣ Docker Compose 啟動順序問題

✅ 解決方案：使用 depends_on 和 healthcheck 確保服務正確啟動。

結語

通過本文，我們詳細探討了 Docker 的三大核心概念：Dockerfile、映像檔和容器，以及它們之間的關係和相關指令。

我們還介紹了 Docker Compose 如何簡化多容器應用的管理。

希望這些知識能幫助初學者建立對 Docker 的全面理解，並在實際工作中更有效地使用 Docker。

Docker 的學習是一個持續的過程，隨著你的使用經驗增加，你會發現更多高級技巧和最佳實踐。

建議你在理解這些基本概念後，嘗試在自己的項目中應用 Docker，這是掌握 Docker 最有效的方式。

記住，Docker 的核心價值在於它提供的一致性環境和簡化的部署流程。無論你是開發人員、系統管理員還是 DevOps 工程師，熟練掌握 Docker 都能顯著提高你的工作效率和應用的可靠性。

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