一鍵部署複雜應用：Docker Compose讓開發流程化繁為簡

在現代軟體開發的浪潮中，容器化技術已從一個新穎的概念演變為不可或缺的標準實踐。Docker 以其輕量、高效、可攜的特性，徹底改變了應用程式的打包、分發與部署方式。然而，當應用程式的架構變得複雜，由多個互相依賴的服務（例如前端、後端 API、資料庫、快取服務）組成時，單獨管理每一個 Docker 容器的生命週期就成了一項繁瑣且容易出錯的挑戰。要部署容器，尤其是多個容器和服務時，需要更有效率的方法。

為了解決這個痛點，Docker Compose 應運而生。它是一個用於定義和執行多容器 Docker 應用程式的強大工具。透過一個簡單的 YAML 設定檔，開發者可以精確描述整個應用程式的服務架構、網路配置、儲存卷等，然後僅需一個命令，就能一鍵啟動、關閉或管理整個應用程式堆疊。

本篇文章是系列文的一部分，將深入探討 Docker Compose 的各個層面，從核心概念、安裝設定，到 docker-compose.yml 文件的詳細語法解析，再結合豐富的實戰範例與進階技巧。無論您是初次接觸 Docker 的新手，還是希望提升容器管理效率的開發者，本指南都將為您提供一份詳盡且具實踐價值的參考。

什麼是 Docker Compose？核心優勢概覽

簡單來說，Docker Compose 是一個「多容器應用程式的劇本」。開發者在這個劇本（docker-compose.yml yaml檔案）中，定義好應用程式需要的所有角色（各個服務容器）、他們之間的溝通方式（網路）以及他們的道具和記憶（儲存卷）。然後，Docker Compose 這位導演，就會根據劇本，完美地協調所有角色，讓整個應用程式順利上演。

如何使用 Docker Compose 帶來的主要優勢包括：

簡化複雜的容器管理：告別冗長且容易出錯的 docker run 指令鏈。只需一個 docker-compose up 命令，即可啟動所有服務。
實現環境一致性：徹底解決「在我的電腦上可以跑」的經典難題。docker-compose.yml 文件確保了從開發、測試環境到生產部署環境的配置完全一致，極大地降低了因環境差異導致的問題。
提升開發與協作效率：開發團隊成員只需獲取程式碼和 docker-compose.yml 文件，就能快速在本機建立起完整的開發環境。這對於微服務架構的應用程式尤其重要，能夠讓開發者專注於自身負責的服務，而無需擔心複雜的環境依賴。
宣告式設定，易於版本控制：YAML 格式的配置文件直觀易讀，並且可以與應用程式的原始碼一同納入 Git 等版本控制系統，讓整個應用程式的基礎架構也擁有了清晰的變更歷史。

安裝與設定

在開始使用 Docker Compose 之前，您需要先安裝 Docker Engine。

Windows 與 macOS：

最簡單的方式是安裝 docker desktop。Docker Compose 已經作為其核心元件被整合在內，無需額外安裝。

Linux：

您可以先使用官方指引安裝 Docker Engine，然後再安裝 Docker Compose。雖然舊版是透過 pip 或下載二進位檔案安裝，但現在推薦的方式是將其作為 Docker 的一個外掛來安裝。您可以使用以下指令來安裝：

sudo apt-get update sudo apt-get install docker-compose-plugin

安裝完成後，可以透過使用以下命令驗證版本，確認安裝成功：

docker compose version

docker-compose.yml：應用程式的藍圖

docker-compose.yml 是 Docker Compose 的核心，它使用 YAML（YAML Ain’t Markup Language）格式來定義應用程式的配置。這個 yaml檔案是一種可讀性極高的資料序列化語言，對縮排非常敏感，錯誤的縮排會導致解析失敗。

一個典型的 docker-compose.yml 配置文件主要包含以下幾個頂層鍵：

version (已棄用但仍常見): 在舊版本中用來指定 Compose 文件格式的版本。在新版的 Docker Compose 中，這個欄位已非必要，但為了相容性，您仍可能在許多範例中看到它。
services: 這是最重要的部分，用來定義應用程式中的各個服務（容器）。
networks: 定義服務可以連接的自訂網路，提供容器間的隔離與通信。
volumes: 定義具名儲存卷，用於數據的持久化。
secrets: 用於管理敏感資料，如密碼、API 金鑰等。
configs: 用於管理非敏感的配置文件。

services：定義應用程式的組件

在 services 區塊下，您可以定義一個或多個服務。每個服務都對應一個容器，並擁有一系列的設定選項。

以下是一個包含 web服務、Redis 快取和 PostgreSQL 資料庫（或 mysql）的範例，我們將以此來解析各個常用指令：

# docker-compose.yml

services:
  webapp:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile
    container_name: my_web_app
    ports:
      - "8000:5000"
    volumes:
      - .:/app
    environment:
      - FLASK_ENV=development
      - DATABASE_URL=postgresql://user:password@db:5432/mydatabase
    depends_on:
      - db
      - cache
    restart: on-failure

  db:
    image: postgres:14-alpine
    container_name: my_postgres_db
    environment:
      POSTGRES_DB: mydatabase
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: password
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
    ports:
      - "5432:5432"
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U user -d mydatabase"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5
    restart: always

  cache:
    image: redis:7-alpine
    container_name: my_redis_cache
    restart: always

volumes:
  postgres_data:

build vs image

image: 直接指定要使用的 Docker 映像檔。Compose 會先在本地尋找，若找不到則會從 Docker Hub（或指定的登錄檔）執行 docker pull 來拉取。

範例：db 服務使用了官方的 postgres:14-alpine 容器映像。

build: 如果您的服務需要自訂的映像檔，可以使用 build 指令。

context: 指定 Dockerfile 所在的資料夾路徑。. 表示當前目錄。
dockerfile: 指定 Dockerfile 的檔案名稱，如果不是預設的 Dockerfile。
範例：webapp 服務會根據當前資料夾下的 Dockerfile 來建置容器映像。

container_name

指定一個自訂的容器名稱。若不指定，Compose 會自動生成一個格式為 <專案目錄名>_<服務名>_<編號> 的名稱。指定名稱有助於指令稿編寫和辨識，是選擇性的。

ports

將主機的端口映射到容器的端口，格式為 “HOST_PORT:CONTAINER_PORT”。

範例：”8000:5000″ 將主機的 8000 端口映射到 webapp 容器的 5000 端口。這意味著您可以透過 http://localhost:8000 存取您的 Web 應用程式。

volumes

volumes 是實現資料持久化和程式碼同步的關鍵，主要有兩種形式：

具名儲存卷 (Named Volume)：

語法：volume_name:/path/in/container
這是 Docker 官方推薦的資料持久化方式。Docker 會在主機上的一個特定目錄（由 Docker 管理）中建立並管理這個儲存卷。
它的生命週期獨立於容器，即使容器被刪除，數據依然存在。
範例：db 服務中的 postgres_data:/var/lib/postgresql/data。postgres_data 在文件末尾的 volumes 頂層鍵中定義。這確保了 PostgreSQL 的資料庫檔案在容器重啟或重建後不會遺失。

綁定掛載 (Bind Mount)：

語法：/path/on/host:/path/in/container
直接將主機上的一個文件或資料夾掛載到容器中。
這在開發環境中非常實用，可以將本地的程式碼資料夾掛載到容器中。當您在本地修改程式碼時，變更會即時反映到容器內，無需重新建置映像檔。
範例：webapp 服務中的 .:/app。它將當前專案目錄掛載到容器的 /app 目錄，實現了開發時的熱重載。

environment 和 env_file

environment: 用於設定環境變數。可以是一個列表或一個字典。
- 範例：db 服務設定了 POSTGRES_DB 等變數，用於初始化資料庫。
env_file: 從一個 env file 中讀取環境變數。這有助於將敏感資訊（如密碼、API 金鑰）與 docker-compose.yml 分離。預設會讀取專案根目錄下的 .env 文件。
yaml services: webapp: env_file: – ./common.env – ./webapp.env

depends_on

定義服務之間的啟動依賴關係。Compose 會按照依賴順序啟動服務。

範例：webapp 服務設定了 depends_on: [db, cache]，這意味著 Compose 會先啟動 db 和 cache 服務，然後再啟動 webapp。
重要提示：depends_on 只保證容器的啟動順序，並不保證容器內的應用程式（如資料庫服務）已經準備好接收連線。

healthcheck

為了解決 depends_on 的局限性，healthcheck 應運而生。它允許您定義一個命令來檢查容器內的服務是否健康。一個不健康的容器將不會被視為「已就緒」。

範例：db 服務的 healthcheck 使用 pg_isready 指令來確認 PostgreSQL 資料庫是否真的可以接受連線。這比單純的 depends_on 更可靠。

restart

定義容器的重啟策略，以應對容器意外退出的情況。

no: 預設值，不自動重啟。
always: 無論退出狀態碼是什麼，總是自動重啟。
on-failure: 僅當退出狀態碼非 0 時才重啟。
unless-stopped: 總是重啟，除非容器是被人為停止的（例如執行 docker stop）。

networks

Compose 會為每個專案建立一個預設的橋接網路，所有服務都會連接到這個網路上。在網路內部，服務之間可以使用服務名稱作為主機名直接進行通信。

例如，在 webapp 服務中，資料庫的連線 URL 可以寫成 postgresql://user:password@db:5432/mydatabase，這裡的 db 就是 db 服務的名稱，Compose 會自動將其解析為 db 容器的內部 IP。
您也可以定義自訂網路，以實現更複雜的網路拓撲。

核心 Docker Compose 指令

掌握了 docker-compose.yml 的撰寫後，接下來就是使用 docker compose（注意，新版建議使用 docker compose 而非 docker-compose）命令來管理您的應用程式。一個簡單的 hello world 範例可以只包含一個服務並輸出訊息。

指令	說明	常用參數
docker compose up	建立並啟動所有服務。它會整合建置、建立、啟動和附加日誌的過程。	-d: 在背景（detached mode）執行，即 docker compose up d。 –build: 強制重新建置映像檔。 –scale <service>=<num>: 擴展特定服務的實例數量。
docker compose down	停止並移除所有服務、網路。	-v: 同時移除具名儲存卷，即 docker compose down v。 –rmi all: 移除所有建置的映像檔。
docker compose start	啟動已存在的服務容器。
docker compose stop	停止正在執行的服務容器。
docker compose restart	重啟服務容器。
docker compose ps	列出專案中所有容器的狀態，類似於 docker ps。
docker compose logs	查看服務的日誌輸出。	-f: 持續追蹤日誌輸出。 <service_name>: 只查看特定服務的日誌。
docker compose build	建置或重建服務的映像檔。	<service_name>: 只建置特定服務。
docker compose exec	在一個正在執行的容器內執行命令。	<service_name> <command>: 例如 docker compose exec webapp /bin/bash。
docker compose run	為一個服務啟動一個新容器並執行一次性命令。	–rm: 命令結束後自動移除容器。
docker compose rm	移除已停止的服務容器。	-f: 強制移除。 -s: 停止容器再移除。

up vs run vs exec

up: 用於啟動並運行在 docker-compose.yml 中定義的「長期服務」，如 Web 伺服器、資料庫。
run: 用於執行「一次性任務」，例如資料庫遷移、資料初始化腳本。它會建立一個新的臨時容器來執行命令。
exec: 用於在「已經在運行的容器」內部執行命令，常用於偵錯，例如進入容器的 shell 環境。

進階技巧：多環境配置

在實際專案中，開發、測試環境、生產部署環境的配置通常有所不同。例如，開發環境需要掛載本地程式碼並開啟偵錯模式，而生產環境則需要使用不同的資料庫密碼和關閉偵錯。Docker Compose 提供了優雅的方式來處理這種差異。

Compose 預設會讀取 docker-compose.yml 和 docker-compose.override.yml 兩個文件。您可以：

docker-compose.yml (基礎配置): 存放所有環境通用的配置，如服務定義、建置指令等。
docker-compose.override.yml (開發環境覆蓋): 存放僅用於開發環境的配置。例如，掛載本地程式碼、映射偵錯端口、設定開發用的環境變數。這個文件通常會被納入版本控制，方便團隊成員共享。
docker-compose.prod.yml (生產環境覆蓋): 存放生產部署環境的特定配置，如密碼、資源限制等。這個文件通常不納入版本控制，而是透過 CI/CD 工具或環境變數來管理。

當您執行 docker compose up 時，它會自動合併 docker-compose.yml 和 docker-compose.override.yml。

如果要使用生產環境的配置，可以明確指定文件：

docker compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d

Compose 會按照指定的順序合併文件，後者會覆蓋前者的同名配置。

常見問題 (FAQ)

Q1: docker run 和 docker compose up 有什麼區別？

A1: docker run 是用來操作單一容器的命令，您需要為每個容器手動設定網路、儲存、端口等。而 docker compose up 則是基於 docker-compose.yml 文件來管理一整個應用程式（包含多個容器），它會自動處理服務之間的網路連接和依賴關係，是一個更高層次的管理工具。

Q2: Docker Compose 中的容器如何互相通信？

A2: 當您執行 docker compose up 時，Compose 會建立一個預設的自訂橋接網路，並將所有服務都連接到這個網路上。在這個網路內部，任何一個容器都可以透過其他服務的「服務名稱」作為主機名來直接訪問對方。例如，webapp 服務可以透過 http://db:5432 來訪問 db 服務。

Q3: 如何在 Docker Compose 中實現資料持久化？

A3: 主要有兩種方式。對於資料庫、使用者上傳的檔案等需要長期保存的數據，強烈建議使用「具名儲存卷 (Named Volume)」。對於開發環境中需要與本地同步的程式碼，則使用「綁定掛載 (Bind Mount)」。

Q4: depends_on 能保證我的資料庫服務完全準備好嗎？

A4: 不能。depends_on 僅確保容器的啟動順序，但無法保證容器內的應用程式（如 PostgreSQL 服務）已經初始化完畢並準備好接受連線。更可靠的方式是結合使用 depends_on 和 healthcheck，或者在您的應用程式程式碼中實現連線重試的邏輯。

Q5: 我可以在同一個服務中同時使用 build 和 image 嗎？

A5: 可以。當兩者並存時，Compose 會使用 build 區塊的設定來建置映像檔，然後給這個建置好的映像檔打上 image 區塊指定的標籤（tag）。這有助於管理自訂映像檔的版本。

Q6: 如何安全地管理密碼等敏感資訊？

A6: 避免將密碼直接寫在 docker-compose.yml 中。推薦的方法有：

使用 .env 文件（env file），並將其加入 .gitignore，避免提交到版本庫。
在 CI/CD 環境中，透過系統的環境變數注入。
對於更安全的場景（如 Swarm 或 Kubernetes），使用 Docker Secrets 或 Kubernetes Secrets。

總結

Docker Compose 不僅僅是一個工具，它更是一種現代化的開發哲學。它將基礎設施即程式碼（Infrastructure as Code）的理念帶入了本地開發和中小型部署場景，極大地提升了開發流程的標準化、自動化和可靠性。

透過這份指南，我們從 Docker Compose 的核心價值出發，深入解析了其配置文件的每一個關鍵細節，並掌握了核心的管理命令。您現在應該具備了使用 Docker Compose 來建構、管理和部署容器化應用程式的堅實基礎。

雖然對於大規模、高可用的生產環境，Kubernetes 這樣的容器編排平台是最終的選擇，但 Docker Compose 在開發、測試以及中小型專案的部署中，依然是無可替代的最佳利器。將 Docker Compose 融入您的日常工作流程，將為您和您的團隊帶來前所未有的便利與效率。