Docker 是什麼？Docker 基本概念介紹與容器和虛擬機的比較
Docker 是什麼？
Docker 是一款開源軟體平台，核心理念為「Build and Ship Any Application Anywhere」，致力於協助開發者在虛擬環境中快速開發、部署與管理各類應用程式。
其輕量化架構可為每個應用程式提供獨立的測試環境，使開發者能專注於程式本身，無需耗費時間與精力處理繁瑣的環境建置。
為什麼要使用 Docker
（一）在主機上快速部署
Docker 容器具備跨平台的可攜性，並能共享作業系統資源，相較於虛擬機，其架構更加輕量。在相同硬體資源下，容器的執行數量可達虛擬機的 5 至 10 倍，顯著提升開發效率，同時降低基礎建設成本！
（二）版本控管和物件重複使用
Docker 能儲存各個版本的歷史紀錄，使用者可依需求輕鬆回滾至理想版本。開發人員只需完成一次環境設定，就能重複使用先前建立的容器，大大提升開發效率與一致性。
（三）更有效率的 CI/CD 流程
Docker 協助開發人員在各種環境中測試程式碼，讓錯誤能在應用程式開發初期即被發現與修正。
此外，開發人員可善用 Docker 與其他工具的整合能力，將 GitHub 和 Jenkins 納入開發流程。只需將程式碼提交至 GitHub， Jenkins 即可自動執行部署流程並建立映像檔，後續可將映像檔上傳至 Docker Hub，以解決不同版本間的環境相容性問題。
整體而言，Docker 不僅簡化了開發與部署流程，也縮短環境建置時間，能同時執行多項測試，提升開發效率與靈活度。
在 CI 流程中，開發人員常見的做法是：應用程式開發完成後，透過 CI 伺服器建立 Docker 映像檔，將應用程式封裝其中，並上傳至 Docker Hub。
後續，無論是在 QA、DEV 或正式環境中，皆可從 Docker Hub 下載映像檔並啟動容器。而在映像檔建置過程中，CI 伺服器也能同步執行編輯與測試，有效提升開發效率與流程一致性。
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虛擬化技術是什麼？
在認識 Docker 之前，我們必須先了解「虛擬化技術」的核心概念。
簡單來說，虛擬化是為了解決不同作業系統與硬體資源配置之間的不相容問題。
例如，當我在本機開發並測試一款應用程式時，系統運作一切正常；但若將程式部署到其他環境或雲端平台，就必須重建相同的執行環境，包括作業系統版本、伺服器配置、CPU 資源、資料庫與擴充元件等。
這樣的流程不僅耗時，也難以保證程式在新環境中能順利執行。即使同樣使用 Linux，不同版本之間也可能產生不相容問題，導致「本機能跑、上線就壞」的情況發生。虛擬化技術正是為了解決這類環境不一致所誕生的。
目前常見的虛擬化方式有兩種：
- 虛擬機（Virtual Machine）：以作業系統為單位進行虛擬化，代表技術如 VMware。
- 容器化（Containerization）：以應用程式為單位進行虛擬化，代表技術如 Docker。
接下來，我們將分別介紹這兩種虛擬化技術的運作原理與差異。
虛擬機（VM）
虛擬機（VM）是一種資源占用較高的軟體套件，透過模擬底層主機資源（如 CPU、記憶體與儲存空間），來為上層應用程式提供執行環境。
VM 架構中包含一個稱為 Hypervisor 的平台，用於管理和分配硬體資源。簡單來說，Hypervisor 可讓使用者在主機作業系統（Host OS）上建立並運行另一個作業系統（Guest OS），實現多個系統的協同運作。
每個 VM 都包含一套完整的作業系統、應用程式、二進位檔與系統函式庫，容量通常高達 10 GB，因此相較於容器，其啟動速度較慢、資源需求也更高。
容器化（Containerize）
容器化是一項與虛擬機概念相似、但原理略有不同的技術，主要目的是為開發者提供可重複使用的沙盒環境，用於測試與部署應用程式。
開發者可將應用程式及其所有相依資源（如系統函式庫、第三方套件等）封裝於容器中進行測試。與虛擬機不同，容器不需模擬底層硬體架構，因此資源消耗更低、啟動速度更快。
此外，每個容器皆以獨立單元運行，彼此隔離，避免相互干擾，使資源配置更具彈性。
容器（Container）VS 虛擬機（VM）
容器與虛擬機功能相似且各有優勢，但針對的問題層面不同。虛擬機主要虛擬化整個作業系統，而容器則虛擬化作業系統層級，因而更輕量且易於攜帶，效率也更高。以下表格對比容器與虛擬機的差異：
| 功能 | Virtual Machine | Docker Container |
| 虛擬化的目標 | 作業系統 | 應用系統 |
| 啟動時間 | 久（幾分鐘） | 短（幾秒） |
| 容量 | GB | MB |
| 耗費資源 | 較多 | 較少 |
| 複製相同環境 | 慢 | 快 |
| 服務內容 | 大型專案服務 | 多使用於微服務中 |
Docker 的重要元素
Dockerfile
開發人員在使用 Docker 時常發現，市面上的現成映像檔往往無法完全符合需求，因此需要一種能自動生成映像檔的工具。Dockerfile 就是這樣一種簡單的文本檔案，內含建立映像檔所需的指令。
Dockerfile 的語法主要由兩部分組成：命令（Command）與參數（Argument）。
以下為一個簡單的 Dockerfile 範例示意：命令語法 + 參數設定（Command + Argument）
以這張圖來說 From 是命令式，而 nginx 是選擇參數
Image （映像檔）
Docker 映像檔是用來創建容器的模板，可以視為類似虛擬機快照（snapshot）的概念。映像檔內包含了開發者所需部署的應用程式、作業系統及相關執行環境。
開發者可利用映像檔建立多個容器，每個容器中的應用程式皆獨立運行，互不干擾，確保環境的一致性與隔離性！
Container （容器）
容器是由映像檔建立的執行實例，可視為輕量級的沙盒環境。Docker 透過容器來運行並隔離應用程式，並可對容器進行啟動、暫停、停止與刪除等操作。
由於映像檔為唯讀模板，容器在運行時會在映像檔之上新增一層可讀寫的「寫入層」，使得容器內的變更不會影響原始映像檔。
Repository（倉庫）
Repository 是儲存映像檔的地方，使用者可以將自己完成的映像檔上傳至倉庫上儲存，倉庫上也有許多現成的映像檔供用戶存取，倉儲的種類被分為公開與私人兩種。
目前官方最大的公開倉庫是 Docker Hub。在上面儲存了超過 15,000 個映像檔供使用者下載。
Docker 的運作流程
- 步驟一、撰寫 Dockerfile
- 步驟二、將 Dockerfile 建立為 Image
- 步驟三、將 Image 運行為容器。
透過這三個簡單的步驟，就能創建屬於自己的 Docker 容器！
結語
看完這篇文章後，相信大家現在對 Docker 是什麽？有了一些基本的認識。
想了解更多 Docker 的相關知識，可以參考 Docker – 迅速建立最自由容器的管理工具，如果想要下載 Docker 或認識 Docker 的語法，可以參考 Docker 安裝 和 Docker 指令。
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