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name: docker-patterns
description: Docker 和 Docker Compose 模式，涵蓋在地開發、容器安全性、網路配置、磁碟卷 (Volume) 策略以及多服務調度。
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# Docker 模式 (Docker Patterns)

針對容器化開發的 Docker 與 Docker Compose 最佳實踐。

## 何時啟用

- 為在地開發設置 Docker Compose。
- 設計多容器架構。
- 排除容器網路或磁碟卷相關故障。
- 審查 Dockerfile 的安全性與映像檔大小。
- 從在地開發流程遷移至容器化工作流。

## 用於在地開發的 Docker Compose

### 標準網頁應用技術棧 (Standard Web App Stack)

```yaml
# docker-compose.yml
services:
  app:
    build:
      context: .
      target: dev                     # 使用多階段 Dockerfile 的 dev 階段
    ports:
      - "3000:3000"
    volumes:
      - .:/app                        # 綁定掛載 (Bind mount) 以實現熱重載 (Hot reload)
      - /app/node_modules             # 匿名磁碟卷 -- 保留容器內的套件依賴
    environment:
      - DATABASE_URL=postgres://postgres:postgres@db:5432/app_dev
      - REDIS_URL=redis://redis:6379/0
      - NODE_ENV=development
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_started
    command: npm run dev

  db:
    image: postgres:16-alpine
    ports:
      - "5432:5432"
    environment:
      POSTGRES_USER: postgres
      POSTGRES_PASSWORD: postgres
      POSTGRES_DB: app_dev
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data
      - ./scripts/init-db.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U postgres"]
      interval: 5s
      timeout: 3s
      retries: 5

  redis:
    image: redis:7-alpine
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - redisdata:/data

  mailpit:                            # 在地電子郵件測試
    image: axllent/mailpit
    ports:
      - "8025:8025"                   # 網頁介面
      - "1025:1025"                   # SMTP 服務

volumes:
  pgdata:
  redisdata:
```

### 開發 vs 生產環境 Dockerfile

```dockerfile
# 階段一：依賴套件 (deps)
FROM node:22-alpine AS deps
WORKDIR /app
COPY package.json package-lock.json ./
RUN npm ci

# 階段二：開發環境 (dev - 熱重載、除錯工具)
FROM node:22-alpine AS dev
WORKDIR /app
COPY --from=deps /app/node_modules ./node_modules
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["npm", "run", "dev"]

# 階段三：建置 (build)
FROM node:22-alpine AS build
WORKDIR /app
COPY --from=deps /app/node_modules ./node_modules
COPY . .
RUN npm run build && npm prune --production

# 階段四：生產環境 (production - 最簡映像檔)
FROM node:22-alpine AS production
WORKDIR /app
RUN addgroup -g 1001 -S appgroup && adduser -S appuser -u 1001
USER appuser
COPY --from=build --chown=appuser:appgroup /app/dist ./dist
COPY --from=build --chown=appuser:appgroup /app/node_modules ./node_modules
COPY --from=build --chown=appuser:appgroup /app/package.json ./
ENV NODE_ENV=production
EXPOSE 3000
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s CMD wget -qO- http://localhost:3000/health || exit 1
CMD ["node", "dist/server.js"]
```

### 覆蓋檔案 (Override Files)

```yaml
# docker-compose.override.yml (自動載入，僅限開發用的設定)
services:
  app:
    environment:
      - DEBUG=app:*
      - LOG_LEVEL=debug
    ports:
      - "9229:9229"                   # Node.js 除錯器端口

# docker-compose.prod.yml (顯式用於生產環境)
services:
  app:
    build:
      target: production
    restart: always
    deploy:
      resources:
        limits:
          cpus: "1.0"
          memory: 512M
```

```bash
# 開發模式 (會自動載入 override 檔案)
docker compose up

# 生產模式
docker compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d
```

## 網路配置 (Networking)

### 服務探索 (Service Discovery)

在同一個 Compose 網路中的服務可透過「服務名稱」進行解析：
```
# 在 "app" 容器內可以使用：
postgres://postgres:postgres@db:5432/app_dev    # "db" 會解析為 db 容器
redis://redis:6379/0                             # "redis" 會解析為 redis 容器
```

### 自定義網路

```yaml
services:
  frontend:
    networks:
      - frontend-net

  api:
    networks:
      - frontend-net
      - backend-net

  db:
    networks:
      - backend-net              # 僅 api 可存取，frontend 無法存取

networks:
  frontend-net:
  backend-net:
```

### 僅暴露必要的端口

```yaml
services:
  db:
    ports:
      - "127.0.0.1:5432:5432"   # 僅允許來自 Host 的存取，不對公開網路開放
    # 在生產環境中可完全省略 ports -- 僅讓 Docker 內部網路存取
```

## 磁碟卷策略 (Volume Strategies)

```yaml
volumes:
  # 具名磁碟卷 (Named volume)：在容器重啟後仍保留資料，由 Docker 管理
  pgdata:

  # 綁定掛載 (Bind mount)：將主機目錄映射到容器內 (用於開發)
  # - ./src:/app/src

  # 匿名磁碟卷 (Anonymous volume)：保護容器內生成的內容不被綁定掛載覆蓋
  # - /app/node_modules
```

### 常見模式

```yaml
services:
  app:
    volumes:
      - .:/app                   # 源碼 (綁定掛載，實現熱重載)
      - /app/node_modules        # 避免主機環境干擾容器內的 node_modules
      - /app/.next               # 保留建構快取 (Build cache)

  db:
    volumes:
      - pgdata:/var/lib/postgresql/data          # 持久化資料
      - ./scripts/init.sql:/docker-entrypoint-initdb.d/init.sql  # 初始化腳本
```

## 容器安全性

### Dockerfile 強化 (Hardening)

```dockerfile
# 1. 使用具體的標籤 (絕對不要使用 :latest)
FROM node:22.12-alpine3.20

# 2. 以非 root 使用者執行
RUN addgroup -g 1001 -S app && adduser -S app -u 1001
USER app

# 3. 移除不必要的權限能力 (Capabilities，於 compose 中設定)
# 4. 盡可能使用唯讀 (Read-only) 根文件系統
# 5. 映像檔各層 (Layers) 中不要包含敏感資訊 (Secrets)
```

### Compose 安全設定

```yaml
services:
  app:
    security_opt:
      - no-new-privileges:true
    read_only: true
    tmpfs:
      - /tmp
      - /app/.cache
    cap_drop:
      - ALL
    cap_add:
      - NET_BIND_SERVICE          # 僅用於綁定小於 1024 的端口時
```

### 敏感資訊管理 (Secret Management)

```yaml
# 推薦做法 (GOOD)：使用環境變數 (在執行時注入)
services:
  app:
    env_file:
      - .env                     # 絕不將 .env 提交至 git
    environment:
      - API_KEY                  # 從主機環境承襲

# 推薦做法 (GOOD)：使用 Docker Secrets (僅限 Swarm 模式)
secrets:
  db_password:
    file: ./secrets/db_password.txt

services:
  db:
    secrets:
      - db_password

# 錯誤做法 (BAD)：將敏感資訊寫死在映像檔中
# ENV API_KEY=sk-proj-xxxxx      # 絕對不要這樣做
```

## .dockerignore 建議配置

```
node_modules
.git
.env
.env.*
dist
coverage
*.log
.next
.cache
docker-compose*.yml
Dockerfile*
README.md
tests/
```

## 排除故障 (Debugging)

### 常用指令

```bash
# 查看日誌
docker compose logs -f app           # 跟隨 app 日誌輸出
docker compose logs --tail=50 db     # 查看 db 的最後 50 行日誌

# 在執行中的容器內執行指令
docker compose exec app sh           # 進入 app 的 shell
docker compose exec db psql -U postgres  # 連接至 postgres

# 檢查狀態
docker compose ps                     # 查看執行中的服務
docker compose top                    # 查看各容器內的程序
docker stats                          # 查看資源佔用情況

# 重新建置
docker compose up --build             # 重新建置映像檔並啟動
docker compose build --no-cache app   # 強制完整地重新建置 app

# 清理環境
docker compose down                   # 停止並移除容器
docker compose down -v                # 停止、移除容器及磁碟卷 (具破壞性！)
docker system prune                   # 移除未使用的映像檔與容器
```

### 排除網路問題

```bash
# 在容器內檢查 DNS 解析
docker compose exec app nslookup db

# 檢查連通性
docker compose exec app wget -qO- http://api:3000/health

# 檢查 Docker 網路
docker network ls
docker network inspect <project名>_default
```

## 反模式 (Anti-Patterns)

```
# 不良做法：在生產環境使用 docker compose 而無任何調度機制
# 多容器的工作負載在生產環境應使用 Kubernetes, ECS 或 Docker Swarm

# 不良做法：在容器內存儲資料卻不使用磁碟卷 (Volumes)
# 容器是臨時性的 -- 若無磁碟卷，重啟後所有資料都會遺失

# 不良做法：以 root 使用者執行
# 務必建立並使用非 root 使用者

# 不良做法：使用 :latest 標籤
# 請固定具體版本，以確保建構的可重現性 (Reproducible builds)

# 不良做法：將所有服務塞進一個巨大的單一容器中
# 應落實關注點分離：一個容器原則上僅執行一個程序

# 不良做法：將敏感資訊寫在 docker-compose.yml 中
# 請使用 .env 檔案 (需 gitignore) 或 Docker secrets
```