Django - 使用 Docker 容器化

Docker 是一種輕量級的容器技術，能夠將應用與其所有依賴打包到一個可移植的容器中，實現跨平台的一致性部署。今天，我們將學習如何使用 Docker 將 Django 應用容器化。

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課程目標

1. 瞭解 Docker 和 Docker Compose 的基本概念。
2. 使用 Dockerfile 容器化 Django 應用。
3. 使用 Docker Compose 同時運行 Django 和 PostgreSQL。
4. 部署容器化的 Django 應用。

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課程內容

1. Docker 基本概念

• Docker 容器：應用的運行環境，包含應用及其依賴項。
• Docker 映像（Image）：容器的模板，可以從 Dockerfile 构建。
• Docker Compose：用於管理多個容器的工具，通過 docker-compose.yml 文件描述服務。

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2. 創建 Dockerfile

步驟 1：創建 Dockerfile

在 Django 項目根目錄創建名為 Dockerfile 的文件：

# 基礎映像
FROM python:3.10-slim

# 設置工作目錄
WORKDIR /app

# 安裝系統依賴
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    libpq-dev \
    && apt-get clean

# 複製需求文件並安裝 Python 依賴
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 複製 Django 應用程式代碼
COPY . .

# 收集靜態文件
RUN python manage.py collectstatic --noinput

# 暴露端口
EXPOSE 8000

# 啟動命令
CMD ["gunicorn", "-b", "0.0.0.0:8000", "myproject.wsgi:application"]

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3. 創建 Docker Compose 配置

步驟 1：安裝 Docker Compose

如果未安裝 Docker Compose，可以參考 官方文檔。

步驟 2：創建 docker-compose.yml

在項目根目錄創建 docker-compose.yml：

version: "3.9"

services:
  web:
    build: .
    container_name: django_web
    command: gunicorn -b 0.0.0.0:8000 myproject.wsgi:application
    volumes:
      - .:/app
    ports:
      - "8000:8000"
    depends_on:
      - db
    environment:
      - DATABASE_URL=postgres://myprojectuser:password@db:5432/myprojectdb

  db:
    image: postgres:14
    container_name: django_db
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
    environment:
      POSTGRES_USER: myprojectuser
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: myprojectdb

volumes:
  postgres_data:

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4. 運行 Docker 容器

步驟 1：構建容器映像

在項目目錄中運行以下命令：

docker-compose build

步驟 2：啟動服務

啟動所有服務：

docker-compose up

訪問 http://localhost:8000，檢查 Django 應用是否正常運行。

步驟 3：後台運行容器

docker-compose up -d

步驟 4：查看容器日誌

docker-compose logs

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5. 配置環境變數

為了提高安全性，我們可以使用 .env 文件存儲環境變數。

步驟 1：創建 .env 文件

DATABASE_URL=postgres://myprojectuser:password@db:5432/myprojectdb
DEBUG=False
SECRET_KEY=your-secret-key

步驟 2：在 docker-compose.yml 中載入環境變數

web:
  ...
  env_file:
    - .env
db:
  ...
  env_file:
    - .env

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6. 生產環境配置

步驟 1：啟用 HTTPS

在 Nginx 中配置 SSL，建議使用 Let’s Encrypt。

步驟 2：配置 Gunicorn 工作進程

根據伺服器資源調整 Gunicorn 的工作進程數量：

CMD ["gunicorn", "-b", "0.0.0.0:8000", "-w", "3", "myproject.wsgi:application"]

步驟 3：優化數據庫連接

確保在生產環境中使用持久化數據卷儲存 PostgreSQL 數據。

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課堂練習

1. 將 Day 17 的 Blog 應用容器化，並測試本地運行效果。
2. 使用 Docker Compose 同時運行 Django 和 PostgreSQL，確保數據能正常保存到數據庫中。
3. 配置環境變數文件，避免將敏感信息暴露在代碼中。

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作業

1. 嘗試整合 Redis 到 Docker Compose 中，用於快取和 Celery 後台任務調度。
2. 配置 Docker 化的 Nginx，並將應用部署到伺服器，啟用 HTTPS。
3. 使用 Docker Swarm 或 Kubernetes 實現容器編排，探索更高效的部署方式。

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