Docker 容器化進階：自動化部署與 CI/CD 實戰指南

本文承接從零開始的 Docker 容器化指南，主要討論如何實現全自動化的 Docker 部署流程。透過整合 GitHub Actions、Docker Hub 和自動化工具，我們可以實現程式碼推送後自動更新生產環境的目標。

目錄

自動化部署概述

完整的自動化部署流程包含以下步驟：

  1. 開發者推送程式碼到 GitHub
  2. GitHub Actions 自動執行測試和建置
  3. 建立新的 Docker 映像檔並推送至 Docker Hub
  4. 生產環境自動偵測並更新容器
  5. 健康檢查確認部署狀態

部署流程圖

graph TD
    A[開發者推送程式碼] --> B[GitHub Actions 觸發]
    B --> C[執行測試]
    C --> D[建立 Docker 映像檔]
    D --> E[推送至 Docker Hub]
    E --> F[生產環境更新]
    F --> G[健康檢查]
    G -->|成功| H[部署完成]
    G -->|失敗| I[自動回滾]

GitHub Actions 設定

1. 基礎設定

建立 .github/workflows/deploy.yml 檔案：

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name: Deploy to Production

on:
  push:
    branches: [ main ]
  workflow_dispatch:  # 允許手動觸發

jobs:
  deploy:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - name: Checkout code
        uses: actions/checkout@v2

      - name: Set up Docker Buildx
        uses: docker/setup-buildx-action@v1

      - name: Cache Docker layers
        uses: actions/cache@v2
        with:
          path: /tmp/.buildx-cache
          key: ${{ runner.os }}-buildx-${{ github.sha }}
          restore-keys: |
            ${{ runner.os }}-buildx-

      - name: Login to Docker Hub
        uses: docker/login-action@v1
        with:
          username: ${{ secrets.DOCKER_HUB_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKER_HUB_ACCESS_TOKEN }}

      - name: Build and push
        uses: docker/build-push-action@v2
        with:
          context: .
          push: true
          tags: |
            user/myapp:latest
            user/myapp:${{ github.sha }}
          cache-from: type=local,src=/tmp/.buildx-cache
          cache-to: type=local,dest=/tmp/.buildx-cache-new

      # 更新快取
      - name: Move cache
        run: |
          rm -rf /tmp/.buildx-cache
          mv /tmp/.buildx-cache-new /tmp/.buildx-cache

2. 部署到伺服器

添加遠端部署步驟：

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- name: Deploy to Production
  uses: appleboy/ssh-action@master
  with:
    host: ${{ secrets.SERVER_HOST }}
    username: ${{ secrets.SERVER_USER }}
    key: ${{ secrets.SERVER_SSH_KEY }}
    script: |
      cd /path/to/project
      ./deploy.sh ${{ github.sha }}

自動更新容器設定

1. Watchtower 設定

Watchtower 可以自動監測和更新 Docker 容器：

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# docker-compose.yml
services:
  watchtower:
    image: containrrr/watchtower
    volumes:
      - /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock
    environment:
      - WATCHTOWER_CLEANUP=true
      - WATCHTOWER_LABEL_ENABLE=true
      - WATCHTOWER_NOTIFICATION_URL=slack://hook-url
    labels:
      - "com.centurylinklabs.watchtower.enable=true"
    command: --interval 300 # 每5分鐘檢查一次

2. 容器標籤設定

為需要自動更新的服務加上標籤：

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services:
  api:
    labels:
      - "com.centurylinklabs.watchtower.enable=true"

零停機部署策略

1. 藍綠部署

建立部署腳本 deploy.sh：

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#!/bin/bash

# 設定變數
APP_NAME="myapp"
BLUE_PORT="8080"
GREEN_PORT="8081"
PROXY_PORT="80"
VERSION=$1

# 獲取當前活動的部署顏色
ACTIVE_COLOR=$(docker ps --filter "name=${APP_NAME}-" --format "{{.Names}}" | grep -o 'blue\|green')
if [ "$ACTIVE_COLOR" == "blue" ]; then
    NEW_COLOR="green"
    NEW_PORT=$GREEN_PORT
else
    NEW_COLOR="blue"
    NEW_PORT=$BLUE_PORT
fi

echo "Starting $NEW_COLOR deployment..."

# 部署新版本
docker-compose -f docker-compose.$NEW_COLOR.yml up -d --build

# 等待服務啟動
sleep 10

# 健康檢查
if curl -f "http://localhost:$NEW_PORT/health"; then
    # 切換流量
    echo "Switching traffic to $NEW_COLOR deployment"
    docker-compose -f docker-compose.proxy.yml up -d --force-recreate
    
    # 移除舊版本
    if [ -n "$ACTIVE_COLOR" ]; then
        docker-compose -f docker-compose.$ACTIVE_COLOR.yml down
    fi
    
    echo "Deployment successful!"
else
    echo "Health check failed! Rolling back..."
    docker-compose -f docker-compose.$NEW_COLOR.yml down
    exit 1
fi

2. 健康檢查設定

在服務中設定健康檢查：

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services:
  api:
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost/health"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 40s

備份與還原機制

1. 自動備份設定

建立備份腳本 backup.sh：

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#!/bin/bash

# 設定變數
BACKUP_DIR="/backups"
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)

# 建立備份目錄
mkdir -p $BACKUP_DIR

# 備份 Docker Compose 設定
docker-compose config > $BACKUP_DIR/docker-compose-$TIMESTAMP.yml

# 備份容器資料
docker-compose exec -T db sh -c 'mysqldump -u root -p"$MYSQL_ROOT_PASSWORD" --all-databases' > $BACKUP_DIR/db-$TIMESTAMP.sql

# 保留最近 7 天的備份
find $BACKUP_DIR -type f -mtime +7 -delete

2. 還原流程

建立還原腳本 restore.sh：

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#!/bin/bash

if [ -z "$1" ]; then
    echo "Please provide backup timestamp"
    exit 1
fi

TIMESTAMP=$1
BACKUP_DIR="/backups"

# 檢查備份檔案是否存在
if [ ! -f "$BACKUP_DIR/docker-compose-$TIMESTAMP.yml" ] || 
   [ ! -f "$BACKUP_DIR/db-$TIMESTAMP.sql" ]; then
    echo "Backup files not found"
    exit 1
fi

# 停止現有服務
docker-compose down

# 還原設定檔
cp $BACKUP_DIR/docker-compose-$TIMESTAMP.yml docker-compose.yml

# 啟動服務
docker-compose up -d

# 還原資料庫
docker-compose exec -T db sh -c "mysql -u root -p\"$MYSQL_ROOT_PASSWORD\"" < $BACKUP_DIR/db-$TIMESTAMP.sql

監控與告警設定

1. Prometheus 設定

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# docker-compose.yml
services:
  prometheus:
    image: prom/prometheus
    volumes:
      - ./prometheus.yml:/etc/prometheus/prometheus.yml
    ports:
      - "9090:9090"

  grafana:
    image: grafana/grafana
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - prometheus

2. 告警設定

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# prometheus.yml
alerting:
  alertmanagers:
    - static_configs:
        - targets:
          - alertmanager:9093

rule_files:
  - alert.rules.yml

scrape_configs:
  - job_name: 'docker'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9323']

故障排除與回滾流程

1. 常見問題處理

  • 映像檔拉取失敗
  • 容器啟動失敗
  • 健康檢查失敗
  • 資料庫連線問題

2. 回滾流程

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#!/bin/bash
# rollback.sh

VERSION=$1

if [ -z "$VERSION" ]; then
    echo "Please specify version to rollback"
    exit 1
fi

# 拉取指定版本映像檔
docker-compose pull

# 設定版本
export APP_VERSION=$VERSION

# 停止並重新啟動服務
docker-compose down
docker-compose up -d

最佳實踐建議

  1. 版本管理

    • 使用語意化版本號
    • 保留歷史版本映像檔
    • 定期清理舊版本

  2. 監控策略

    • 設定關鍵指標監控
    • 建立適當的告警閾值
    • 保留足夠的日誌資訊

  3. 部署安全

    • 使用加密的環境變數
    • 實施適當的存取控制
    • 定期更新基礎映像檔

  4. 效能優化

    • 最佳化映像檔大小
    • 使用多階段建置
    • 實施快取策略

結論

透過本文介紹的自動化部署流程，我們可以大幅減少人工操作，提高部署效率和可靠性。記得根據實際需求調整配置，並持續優化部署流程。

參考資源