Introduction
在現代軟體開發與部署中，「可攜性」 和 「一致性」 是兩個非常重要的目標。開發者經常遇到「在我的機器上可以運行，但在伺服器上出錯」的問題，而容器技術就是為了解決這個問題而誕生的。
什麼是容器（Container）？
容器是一種輕量級的虛擬化技術，它能夠將應用程式及其所有依賴環境（如函式庫、設定檔等）封裝 在一個獨立的可執行單元內，並確保該應用能夠在任何支援容器的環境中運行，而不受底層作業系統的影響。
容器技術的核心概念來自於 Linux 的命名空間（Namespace）和控制群組（Cgroups）：
- Namespace：提供進程級的隔離，確保每個容器擁有獨立的檔案系統、網路、行程空間等。
- Cgroups：控制容器對 CPU、記憶體、磁碟等系統資源的使用，確保不同容器不會互相干擾。
容器 vs. 傳統虛擬機（VM）
許多人會將容器與虛擬機（Virtual Machine, VM）作比較，兩者雖然都能提供獨立的運行環境，但運作方式截然不同。
容器與虛擬機的比較
| 比較項目 | 容器（Container） | 虛擬機（Virtual Machine, VM） |
|---|---|---|
| 啟動速度 | 幾秒內啟動 | 需啟動整個作業系統，較慢 |
| 硬體資源使用 | 共用 OS 核心，較輕量 | 需模擬整個作業系統，較耗資源 |
| 隔離性 | 應用程式級別隔離 | 完整的作業系統級別隔離 |
| 可攜性 | 高，可跨平台運行 | 較低，需符合虛擬機平台要求 |
| 管理方式 | 透過 Docker 及相關工具管理 | 透過 Hypervisor 管理 VM |
容器技術的優勢
- 輕量級：容器只需幾 MB 的空間，並且可以快速啟動，而 VM 可能需要 GB 級別的資源並且啟動較慢。
- 一致性：應用程式及其環境完全封裝在容器中，確保「開發環境」與「正式部署環境」一致。
- 可攜性：可以在任何支援 Docker 的環境中運行，不需要重新安裝相依套件。
- 高效能：不需要額外的作業系統層，效能開銷更小，能夠更快地執行應用程式。
- 快速 部署：開發者可以將容器映像檔（Image）打包並發佈至不同的環境，快速擴展應用程式。
什麼是 Docker？
Docker 是目前最流行的容器管理工具，它提供了一整套的工具與技術，讓開發者可以輕鬆建立、部署及管理容器化應用程式。
Docker 的核心理念
Docker 的設計理念可以簡單歸納為：「Build, Ship, Run」，即：
- Build（建構）：開發人員使用 Dockerfile 定義應用程式環境，並建立 Docker 映像檔（Image）。
- Ship（傳輸）：Docker 映像檔可以推送至 Docker Hub（或其他私有倉庫）並分享給其他開發者或伺服器。
- Run（執行）：從映像檔啟動容器，並在不同環境中執行相同的應用程式。
Docker 的主要組件
Docker 由幾個核心組件組成，每個組件都負責不同的功能：
Docker Engine（Docker 引擎）
Docker Engine 是 Docker 的核心，它是一個伺服器應用程式，負責管理容器的執行。它包含以下三個部分：
- Docker Daemon（守護程序）：負責管理 Docker 容器的生命週期。
- REST API：提供與 Docker Daemon 互動的 API 介面，讓其他工具可以控制 Docker。
- Docker CLI（命令列工具）：使用者透過
docker指令來與 Docker 互動，例如建立、啟動或停止容器。
Docker Image（映像檔）
Docker 映像檔是一個唯讀的模板，它包含應用程式的程式碼、相依函式庫、設定檔及執行環境。例如，你可以使用 nginx 映像檔來建立一個 Nginx Web 伺服器。
常見的 Docker 映像檔來源：
- 官方映像檔（如
ubuntu、nginx、mysql）。 - 自訂映像檔（使用 Dockerfile 建立自己的映像檔）。
- Docker Hub 或私有倉庫（下載共享的映像檔）。
Docker Container（容器）
容器是從映像檔執行的獨立環境。你可以把 Docker 容器想像成一個運行中的應用程式，這個應用程式擁有自己的檔案系統、執行環境，並與其他容器隔離。
容器的特性：
- 可以啟動/停止（使用
docker start、docker stop）。 - 可以刪除/重建（使用
docker rm）。 - 可以執行不同的版本（例如
mysql:5.7和mysql:8.0）。
Docker Hub（映像檔倉庫）
Docker Hub 是 Docker 官方的映像檔倉庫，開發者可以從 Docker Hub 下載現成的映像檔，也可以上傳自己的映像檔，讓團隊或社群共享。
使用 docker pull 指令即可從 Docker Hub 下載映像檔，例如：
docker pull nginx
這將會從 Docker Hub 下載 nginx 的最新映像檔到本地端。
Dockerfile
Dockerfile 是用來定義 Docker 映像檔的設定檔，它包含了應用程式的所有安裝步驟，例如：
FROM ubuntu:20.04
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
這個 Dockerfile 會：
- 從 Ubuntu 20.04 映像檔開始（
FROM ubuntu:20.04）。 - 安裝 Nginx（
RUN apt-get install -y nginx）。 - 啟動 Nginx 伺服器（
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]）。
總結
- 容器是一種輕量級虛擬化技術，可封裝應用程式及其依賴環境。
- Docker 是目前最流行的容器管理工具，可幫助開發者快速建構、部署和管理應用程式。
- Docker 透過映像檔（Image）和容器（Container）提供一致的開發與部署環境，並確保應用程式的可攜性。