在Ubuntu上建立與管理Docker映像檔的完整指南｜安裝、最佳化、故障排除

By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)

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1. 簡介

什麼是Docker？

Docker是一個利用容器化技術來高效開發、部署和執行應用程式的平台。與傳統的虛擬機（VM）不同，容器共享主機作業系統的核心（Kernel），因此啟動速度更快，資源消耗也較少。

在Ubuntu上使用Docker的優勢

Ubuntu是與Docker高度兼容的Linux發行版之一，其優勢如下：

• 官方支援：Docker官方正式支援Ubuntu，可透過官方套件庫輕鬆安裝。
• 穩定的套件管理：利用Ubuntu的APT套件管理器，可輕鬆管理Docker版本。
• 廣泛的社群支援：Ubuntu擁有龐大的使用者社群，遇到問題時較容易找到解決方案。

本文章將介紹的內容

本文將詳細說明以下內容：

1. 如何在Ubuntu上安裝Docker
2. Docker映像檔的基本操作
3. 使用Dockerfile建立自訂映像檔
4. 設定Ubuntu容器的繁體中文環境
5. 最佳化與輕量化Docker映像檔
6. 在Ubuntu容器中進行應用程式開發
7. 常見錯誤與解決方案

本指南適用於從初學者到進階使用者，希望對您有所幫助！

2. 在Ubuntu上安裝Docker

使用官方套件庫安裝Docker

在Ubuntu上，可以透過官方套件庫輕鬆安裝Docker。請按照以下步驟進行安裝設定。

1. 移除舊版Docker套件

Ubuntu內建的 docker.io 可能是較舊的版本，因此建議先移除。

sudo apt remove docker docker-engine docker.io containerd runc

2. 安裝必要的相依套件

安裝Docker前，先安裝必要的相依套件。

sudo apt update
sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

3. 新增Docker官方套件庫

新增Docker的官方GPG金鑰，並設定套件庫。

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

4. 安裝Docker

套件庫設定完成後，即可安裝Docker。

sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

5. 確認安裝是否成功

檢查Docker是否安裝成功，顯示版本資訊即可確認。

docker --version

安裝後的初始設定

1. 啟動Docker服務並設定開機自動執行

啟動Docker服務，並讓其在系統開機時自動執行。

sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

2. 設定非root使用者可使用Docker

預設情況下，Docker只能由root使用者執行，若要讓一般使用者可使用Docker，需加入 docker 群組。

sudo usermod -aG docker $USER

設定完成後，請登出並重新登入，以確保權限變更生效。

3. 測試Docker是否可正常運作

使用非root權限執行 hello-world 容器，確認Docker是否正常運作。

docker run hello-world

如果終端機顯示「Hello from Docker!」，表示安裝成功！

3. Docker映像檔的基本操作

什麼是Docker映像檔？

Docker映像檔（Image）是一種用於建立容器的模板。透過使用Ubuntu為基礎的Docker映像檔，可以快速建立一個Ubuntu環境。

從Docker Hub獲取Ubuntu映像檔

Docker Hub是一個包含大量官方Docker映像檔的託管平台。要下載Ubuntu映像檔，可以執行以下指令：

docker pull ubuntu

啟動與停止容器

下載Ubuntu映像檔後，可以使用它來啟動容器：

docker run -it ubuntu bash

執行此指令後，將開啟Ubuntu容器的終端（Shell），可在容器內進行操作。

列出運行中的容器

要檢視目前運行中的容器，可使用以下指令：

docker ps

若要顯示所有容器（包含已停止的），請使用 -a 參數：

docker ps -a

停止與刪除容器

要停止執行中的容器，可使用以下指令：

docker stop [容器ID或名稱]

若要刪除不再需要的容器，請執行以下指令：

docker rm [容器ID或名稱]

管理Docker映像檔

要檢視已下載的Docker映像檔，可以使用以下指令：

docker images

若要刪除不再使用的映像檔，請執行以下指令：

docker rmi [映像檔ID]

4. 使用Dockerfile建立自訂映像檔

什麼是Dockerfile？

Dockerfile是一個用於建立自訂Docker映像檔的設定檔案。透過Dockerfile，可以根據需求客製化映像檔，例如安裝特定軟體或設定環境變數。這樣可以確保開發環境一致，並便於部署。

Dockerfile的基本語法

在Dockerfile中，可以使用以下主要指令：

建立基於Ubuntu的自訂映像檔

接下來，我們將透過以下步驟建立一個基於Ubuntu的自訂Docker映像檔。

1. 建立專案目錄

首先，建立一個新的專案目錄並進入該目錄。

mkdir my-ubuntu-image
cd my-ubuntu-image

2. 建立Dockerfile

在專案目錄內建立 Dockerfile，並加入以下內容：

# 使用官方Ubuntu映像檔作為基礎
FROM ubuntu:latest

# 設定維護者資訊（可選）
LABEL maintainer="your-email@example.com"

# 更新軟體包並安裝基本工具
RUN apt update && apt install -y curl vim git

# 設定工作目錄
WORKDIR /workspace

# 設定容器啟動時執行的指令
CMD ["bash"]

3. 建置Docker映像檔

使用Dockerfile建置自訂映像檔：

docker build -t my-ubuntu-image .

其中 -t 參數用於指定映像檔名稱。

4. 確認映像檔是否建立成功

檢查新建的Docker映像檔：

docker images

5. 啟動容器

使用自訂映像檔來啟動容器：

docker run -it my-ubuntu-image

此容器內應該已經預裝了 curl、vim 和 git。

5. 設定Ubuntu容器的繁體中文環境

預設的Ubuntu映像檔是英文環境，如需使用繁體中文，則需進行額外設定。

設定繁體中文語系

要讓Ubuntu容器能夠顯示與輸入繁體中文，首先需要安裝語系套件。

1. 安裝必要的語言套件

apt update
apt install -y language-pack-zh-hant locales

2. 設定語系

安裝後，設定繁體中文為系統語言並套用。

locale-gen zh_TW.UTF-8
update-locale LANG=zh_TW.UTF-8

3. 套用設定

export LANG=zh_TW.UTF-8

設定繁體中文輸入法

若需在終端機或GUI環境中輸入繁體中文，可以安裝 ibus-chewing。

apt install -y ibus-chewing

如果使用GUI環境，請新增以下環境變數來啟用輸入法。

export GTK_IM_MODULE=ibus
export XMODIFIERS=@im=ibus
export QT_IM_MODULE=ibus

在Docker容器內使用GUI應用程式

如果要在Docker容器內執行GUI應用程式，可以使用X伺服器來顯示介面。

在主機上安裝X伺服器後，執行以下命令來啟動容器並啟用X11轉發。

docker run -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix my-ubuntu-image

6. 最佳化與輕量化Docker映像檔

最佳化Docker映像檔可以提升容器的啟動速度並減少存儲空間。本章節將介紹如何建立更輕量化的映像檔。

建立輕量化的Ubuntu映像檔

預設的 ubuntu:latest 映像檔較大，如果想減少映像檔的大小，可以使用 ubuntu:minimal。

FROM ubuntu:minimal

另一個更極致的輕量化方案是使用 Alpine Linux，這是一個極小型的Linux發行版，適合用於輕量化容器。

FROM alpine:latest
RUN apk add --no-cache bash curl

使用Alpine可以大幅減少映像檔大小，減少數百MB的存儲需求。

刪除不必要的檔案以減少映像檔大小

在Dockerfile中，透過刪除不必要的快取與檔案，可以有效減少映像檔的大小。例如：

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

上面的 rm -rf /var/lib/apt/lists/* 指令可以刪除APT快取，減少映像檔佔用的存儲空間。

使用多階段建置（Multi-stage Build）

透過多階段建置，可以將開發環境與最終的應用環境分開，使映像檔更加輕量。例如：

FROM ubuntu as builder
RUN apt update && apt install -y gcc

FROM ubuntu:minimal
COPY --from=builder /usr/bin/gcc /usr/bin/gcc

這樣做的好處是，在最終映像檔中不包含編譯工具，使得映像檔體積更小，更適合部署。

7. 實踐：在Ubuntu容器中開發應用程式

本章將介紹如何在Ubuntu容器中建立開發環境，並進行應用程式開發。

建立Python開發環境

在Ubuntu容器內建立Python開發環境的Dockerfile範例如下：

FROM ubuntu:latest
RUN apt update && apt install -y python3 python3-pip
CMD ["python3"]

使用以下指令來建置映像檔並執行Python開發環境：

docker build -t python-dev .
docker run -it python-dev

進入容器後，即可使用 python3 指令來執行Python程式。

建立Node.js開發環境

如果需要使用Node.js開發環境，可使用以下Dockerfile：

FROM ubuntu:latest
RUN apt update && apt install -y nodejs npm
CMD ["node"]

建置映像檔並執行Node.js開發環境：

docker build -t node-dev .
docker run -it node-dev

進入容器後，即可使用 node 指令來執行JavaScript程式。

8. FAQ與常見問題排除

在使用Docker的過程中，可能會遇到各種錯誤。本章將介紹常見問題及其解決方案。

Docker與虛擬機（VM）的差異

• Docker：容器共用主機作業系統核心，輕量且啟動速度快。
• 虛擬機（VM）：每個VM都運行完整的作業系統，因此資源消耗較高，啟動速度較慢。

由於Docker更輕量，因此更適合開發環境及自動化部署。

Ubuntu容器的資料持久化

若希望容器停止後仍能保留資料，可使用 Volume 掛載。

docker run -v my_data:/data ubuntu

即使刪除容器，資料仍然會保存在 my_data Volume 內，可供日後使用。

常見錯誤與解決方案

1. permission denied 錯誤

若執行Docker指令時出現 permission denied，可能是因為當前使用者未加入 docker 群組。

請執行以下指令將使用者加入 docker 群組：

sudo usermod -aG docker $USER

執行後，請登出並重新登入以套用權限變更。

2. image not found 錯誤

如果Docker Hub上的映像檔已被移除，請指定最新的版本重新下載：

docker pull ubuntu:22.04

指定特定版本可確保獲取最新的可用映像檔。