本章介紹新的 Docker 指令，並說明如何在主機系統與容器化應用程式之間共享資料。學習何時以及如何使用持久化 volume，並存取主機檔案系統。

Docker 指令進階篇

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現有的容器

自動清理容器

掛載主機檔案系統

將檔案傳入正在執行的容器

消失，但未被遺忘

不同方法，同樣結果

永久性磁碟區

建立容器的 volume

不同容器，共用同一個 volume

指令與檔案系統

學習如何在 Docker 中暴露網路服務、建立 Docker 網路，並在 Dockerfile 中維護網路設定。

網路基礎複習

我的 IP 是什麼？

有效的連接埠

在 Docker 中提供網路服務

對應連接埠

多個容器可以共用同一個主機連接埠嗎？

使用 Dockerfile 公開連接埠

選項好多

對映容器連接埠

使用臨時連接埠對應

Docker 網路

建立一個 Docker 網路

將容器加入網路

IP 範圍

移除容器網路

網路

學習使用 Docker 的進階映像管理與建置工具，建立精簡且高效的容器映像。建立可在不同處理器架構上執行的多平台映像。

最佳化 Docker 映像

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判斷最適合使用的映像

理解層（layers）

層層堆疊的蛋糕

有幾層？

多階段建置

單階段建置

理解多階段建置（multi-stage builds）

多平台建置

多平台步驟

建置進階容器映像

將 Docker 的 volume、網路與容器管理能力整合為多容器應用程式，並使用 Docker Compose。透過 docker-compose.yml 檔更新與管理應用程式部署。

Docker Compose 簡介

使用 Docker Compose 管理應用程式

疑難排解：應用程式啟動

建立 compose.yaml 檔案

撰寫 compose.yaml 檔案

辨識章節

有多少個資源？

Docker Compose 的相依性與疑難排解

資源啟動順序

相依性計算

關閉順序

FROM python:3.12-alpine3.19
WORKDIR /code
RUN apk add --no-cache gcc musl-dev linux-headers
COPY requirements.txt requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
CMD ["python3", "app.py"]


import time
import redis

cache = redis.Redis(host='redis', port=6379, socket_timeout=1)

def get_hit_count():
  retries = 5
  while True:
    try:
      return cache.incr('hits')
    except redis.exceptions.ConnectionError as exc:
      if retries == 0:
        raise exc
      retries -= 1
      time.sleep(0.5)

def hello():
  count = get_hit_count()
  return f'Successfully communicated {count} times.\n'

for i in range(0, 5):
  print(f"{hello()}")


services:
  app:
    build: .
  redis:
    image: "redis:alpine3.20"
    depends_on:
      - app


services:
  app:
    build: .
    depends_on:
      - redis
  redis:
    image: "redis:alpine3.20"


# Solution Steps:
  # 1. Run `docker compose up -d` to start the services
  # 2. Use `docker compose logs` to view the startup logs and identify errors
  # 3. Examine the compose.yaml file to find the dependency issue
  # 4. Update the compose.yaml to move depends_on from redis to app service
  # 5. Run `docker compose down` to stop all services
  # 6. Rerun `docker compose up -d` and verify you see "Successfully communicated" messages

疑難排解相依性

在 Docker 中建立資料服務

import duckdb
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route("/tripcount")
def returndata():
  cursor = duckdb.connect()
  try:
    count = cursor.execute("select count(*) from read_parquet('/data/*.parquet')").fetchall()[0][0]
    return f"Total trips: {count}"
  except duckdb.duckdb.IOException:
    return f"Data files are not present", 503

@app.route("/first")
def returnfirst():
  cursor = duckdb.connect()
  try:
    first = cursor.execute("select min(tpep_pickup_datetime) from read_parquet('/data/*.parquet')").fetchall()[0][0]
    return f"First pickup: {first:%Y/%m/%d}" 
  except duckdb.duckdb.IOException:
    return f"Data files are not present", 503

@app.route("/last")
def returnlast():
  cursor = duckdb.connect()
  try:
    last = cursor.execute("select max(tpep_pickup_datetime) from read_parquet('/data/*.parquet')").fetchall()[0][0]
    return f"Last pickup: {last:%Y/%m/%d}" 
  except duckdb.duckdb.IOException:
    return f"Data files are not present", 503


FROM python:3.12-alpine3.19

#
# NOTE: Application reads contents of /data in container
# If not found, application returns errors.
# 

WORKDIR /app
ENV FLASK_RUN_HOST=0.0.0.0

COPY code/app.py .
COPY code/requirements.txt .

RUN pip install -r requirements.txt --root-user-action=ignore

EXPOSE 5000

CMD ["flask", "run"]


STATUS_CODE=$(curl --silent --head http://localhost:5000/tripcount | awk '/^HTTP/{print $2}')

if [ "$STATUS_CODE" == "503" ]; then
  echo "ERROR ACCESSING DATA SERVICE - PLEASE VERIFY DATA IS PRESENT"
  echo "Did you use a -v flag with your docker run command?"
elif [ "$STATUS_CODE" == "200" ]; then
  echo "SUCCESSFULLY ACCESSED DATA SERVICE!"
else
  echo "ERROR ACCESSING DATA SERVICE - PLEASE VERIFY SERVICE IS RUNNING"
  echo "Did you start your container with a -p flag?"
fi
  


There are several steps required to complete this exercise:

- Build the dataservice container using the following command in the terminal:

docker build . -t dataservice

- Run an instance of the Docker container as follows:

docker run -d -p5000:5000 -v ~/workspace/datasets:/data dataservice

- Verify that the service is working by running the ./app_test.sh on the terminal


建立資料服務後端

加入資料用戶端

services:
  ____:
    image: dataservice
    volumes:
      - /home/repl/datasets:/data
    networks: 
      data_net:
        ipv4_address: 10.11.12.2

  dataclient:
    image: ____
    depends_on: 
      - ____
    networks:
      data_net:
        ipv4_address: 10.11.12.3

# Ignore everything below this line
networks:
  data_net:
    driver: macvlan
    ipam:
      config:
        - subnet: "10.11.12.0/24"
    


services:
  dataservice:
    image: dataservice
    volumes:
      - /home/repl/workspace/datasets:/data
    networks: 
      data_net:
        ipv4_address: 10.11.12.2

  dataclient:
    image: dataclient
    depends_on: 
      - dataservice
    networks:
      data_net:
        ipv4_address: 10.11.12.3

# Ignore everything below this line
networks:
  data_net:
    driver: macvlan
    ipam:
      config:
        - subnet: "10.11.12.0/24"
    


- Update the compose.yaml file as shown.
- Run the following command:

  docker compose up -d
  
- Run the command:

  docker compose logs dataclient


使用 Docker Compose 定義完整應用程式

恭喜！

Docker Compose

本課程延續「Introduction to Docker」課程中關於 Docker 與容器化的基礎。你將在先前概念與工具之上，進一步學習容器映像管理與最佳化、網路設定、檔案系統溝通，以及多平台與多容器應用程式。完成後，你將能夠：

- 建立 multi-stage build，以最佳化容器化應用程式的大小、安全性與可重用性。
- 使用 Docker 的網路工具與概念，讓容器之間能互相通訊，並對本機網路與外部世界提供網路服務。
- 透過 Docker 的檔案系統掛載與 volume，在容器與主機之間共享檔案與資料。
- 使用 Docker Compose 建立多容器的應用程式部署，大幅簡化資料科學與工程環境中常見複雜工具的設定。

如果你已經用過並建立過一些簡單的容器，且想要強化開發、測試與發佈的工具箱，這門課將最有幫助。我們期待在你學習 Docker 的過程中提供指引。

本課程在「Introduction to Docker」課程所學基礎上，進一步深入探討容器化的概念與相關工具。 我們將深入探討進階主題，包括容器映像管理、網路設定、檔案系統通訊，以及多平台與多容器應用程式的開發。
<h2>優化容器化應用程式</h2>
學習如何建立多階段建置，以提升容器化應用程式的體積優化、安全性與可重複使用性。 透過實作練習，掌握最佳化容器映像檔的技巧，確保在各種環境中能有效部署與管理。
<h2>使用 Docker Compose 強化容器部署</h2>
了解如何運用 Docker 網路工具與概念，促進容器間的通訊，並為本地及外部網路提供網路服務。 探索檔案系統掛載與磁碟區，實現容器與主機之間的無縫資料共享。 此外，您將熟練掌握 Docker Compose，用於協調多容器應用程式的部署，簡化在資料科學與工程環境中常見的複雜工具設定流程。
<h2>賦能開發與部署</h2>
本課程將為您提供提升開發、測試與部署流程所需的關鍵技能。 雖然不是必須，但如果您曾經使用過並建立過一些簡單的容器，將能從本課程中獲得最大的收穫。 在本課程結束時，您將具備優化容器化應用程式、簡化容器間通訊，以及輕鬆部署多容器應用程式的知識與工具，讓您在 Docker 學習之路上更加得心應手。

Introduction to Docker

掌握多階段構建、Docker網絡工具和Docker Compose，優化容器化應用程式！

Docker 中級

精通多階段建置、Docker 網路工具與 Docker Compose，打造高效容器化應用！

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