測驗：FastAPI 後端 Docker 化

共 5 題，點選答案後會立即顯示結果

1. Docker 化的主要目的是什麼？

A. 讓程式碼執行速度變快
B. 把程式碼和執行環境打包在一起，確保不同環境下都能正常運作
C. 減少程式碼的行數
D. 自動修復程式碼的 bug

2. 在 Dockerfile 中，為什麼要分兩次使用 COPY 指令（先複製 requirements.txt，再複製其他檔案）？

COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .

A. 因為 Docker 規定必須這樣做
B. 因為 requirements.txt 檔案太大，要分開複製
C. 為了利用 Docker 快取機制，當程式碼改變但依賴沒變時不需重新安裝套件
D. 為了避免複製到不需要的檔案

3. 在 docker-compose.yml 中，`depends_on` 的作用是什麼？

A. 指定服務要使用的 Docker image 版本
B. 指定服務的啟動順序，讓某個服務在依賴的服務啟動後才啟動
C. 設定服務之間的網路連線密碼
D. 指定要安裝的 Python 依賴套件

4. 下列哪個指令可以讓 Docker 容器在背景執行？

A. docker-compose up -f
B. docker-compose up -d
C. docker-compose up -b
D. docker-compose up --run

5. .dockerignore 檔案的主要用途是什麼？

A. 指定 Docker 要使用的基底 image
B. 設定 Docker 容器的環境變數
C. 定義 Docker 容器的啟動指令
D. 告訴 Docker 哪些檔案不要複製進 image，減少大小並避免複製機密檔案

一句話說明

把你的 FastAPI 專案打包成 Docker image，讓它在任何地方都能跑。

為什麼要 Docker 化？

你讓 AI 幫你寫了一個 FastAPI 後端，本機跑得好好的。但部署到伺服器時可能遇到：

「我的電腦 Python 3.11，伺服器只有 3.9」
「本機裝了某個套件，伺服器沒裝」
「環境變數設定不一樣」

Docker 解決的問題：把程式碼 + 執行環境打包在一起，保證「我這邊能跑，你那邊也能跑」。

Dockerfile 快速看懂

最小範例

FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install -r requirements.txt
COPY . .
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]
Code language: JavaScript (javascript)

逐行翻譯

FROM python:3.11-slim      # 以 Python 3.11 精簡版為基底
WORKDIR /app               # 在容器內建立並切換到 /app 目錄
COPY requirements.txt .    # 先複製 requirements.txt 到容器
RUN pip install -r requirements.txt  # 安裝依賴套件
COPY . .                   # 複製專案所有檔案到容器
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]  # 啟動指令
Code language: PHP (php)

為什麼分兩次 COPY？

這是快取優化的技巧：

COPY requirements.txt .    # 第一次 COPY
RUN pip install ...        # 安裝依賴
COPY . .                   # 第二次 COPY
Code language: PHP (php)

翻譯：

Docker 會把每一行指令的結果存成一「層」
如果 requirements.txt 沒變，pip install 那層會用快取
只有程式碼改變時才重新執行 COPY . .
結果：改程式碼時建置超快（不用重裝套件）

常見 Dockerfile 模式

模式 1：單階段建置（最簡單）

FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 8000
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]
Code language: JavaScript (javascript)

翻譯：一次把所有東西打包進去。簡單但 image 較大。

你會看到	意思
`FROM python:3.11-slim`	使用精簡版 Python image（比完整版小很多）
`--no-cache-dir`	不要儲存 pip 快取，減少 image 大小
`EXPOSE 8000`	標記這個容器會用 8000 port（文件用途）

模式 2：多階段建置（進階優化）

# 第一階段：建置
FROM python:3.11-slim AS builder
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --user -r requirements.txt

# 第二階段：執行
FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY --from=builder /root/.local /root/.local
COPY . .
ENV PATH=/root/.local/bin:$PATH
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]
Code language: PHP (php)

翻譯：

第一階段安裝套件
第二階段只複製安裝好的套件
結果：最終 image 不包含建置工具，更小

你會看到	意思
`AS builder`	給這個階段取名叫 builder
`--from=builder`	從 builder 階段複製檔案過來
`--user`	安裝到使用者目錄而非系統目錄

模式 3：帶環境變數的版本

FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app

# 環境變數設定
ENV PYTHONDONTWRITEBYTECODE=1 \
    PYTHONUNBUFFERED=1 \
    PORT=8000

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .

EXPOSE ${PORT}
CMD uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port ${PORT}
Code language: PHP (php)

你會看到	意思
`PYTHONDONTWRITEBYTECODE=1`	不要產生 .pyc 檔案
`PYTHONUNBUFFERED=1`	讓 print 立即輸出（方便看 log）
`${PORT}`	使用環境變數的值

完整 FastAPI Dockerfile 範例

這是 AI 最常產出的完整版本：

# 基底 image
FROM python:3.11-slim

# 設定工作目錄
WORKDIR /app

# 環境變數
ENV PYTHONDONTWRITEBYTECODE=1 \
    PYTHONUNBUFFERED=1

# 安裝系統依賴（如果需要）
RUN apt-get update && apt-get install -y --no-install-recommends \
    gcc \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

# 複製並安裝 Python 依賴
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 複製專案檔案
COPY . .

# 開放 port
EXPOSE 8000

# 建立非 root 使用者（安全考量）
RUN adduser --disabled-password --gecos '' appuser
USER appuser

# 啟動指令
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]
Code language: PHP (php)

逐段翻譯

區塊	在做什麼
`apt-get install gcc`	某些 Python 套件需要編譯，裝完就刪掉清單
`rm -rf /var/lib/apt/lists/*`	清理暫存檔，減少 image 大小
`adduser ... appuser`	建立一個沒有密碼的普通使用者
`USER appuser`	之後的指令都用這個使用者執行（更安全）

docker-compose.yml 快速看懂

最小範例

services:
  api:
    build: .
    ports:
      - "8000:8000"
Code language: JavaScript (javascript)

翻譯：從當前目錄的 Dockerfile 建置 image，把容器的 8000 port 對應到主機的 8000 port。

常見配置

version: "3.8"

services:
  # FastAPI 服務
  api:
    build: .
    ports:
      - "8000:8000"
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/mydb
    depends_on:
      - db
    volumes:
      - .:/app
    restart: unless-stopped

  # PostgreSQL 資料庫
  db:
    image: postgres:15
    environment:
      - POSTGRES_USER=user
      - POSTGRES_PASSWORD=pass
      - POSTGRES_DB=mydb
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data
    ports:
      - "5432:5432"

volumes:
  postgres_data:
Code language: PHP (php)

逐行翻譯

你會看到	意思
`build: .`	從當前目錄的 Dockerfile 建置
`image: postgres:15`	直接用現成的 PostgreSQL image
`ports: - "8000:8000"`	主機 port : 容器 port
`environment:`	設定環境變數
`depends_on: - db`	api 服務要等 db 服務啟動後才啟動
`volumes: - .:/app`	把當前目錄掛載到容器的 /app（開發用）
`volumes: postgres_data:`	資料持久化，刪除容器資料還在
`restart: unless-stopped`	容器掛掉自動重啟（除非手動停止）

服務間連線

environment:
  - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/mydb
Code language: JavaScript (javascript)

翻譯：在 docker-compose 裡，服務名稱就是主機名稱。@db 指的是名為 db 的服務。

建置與執行指令

基本指令

# 建置 image
docker build -t my-fastapi-app .

# 執行容器
docker run -p 8000:8000 my-fastapi-app

# 用 docker-compose
docker-compose up -d        # -d 是背景執行
docker-compose down         # 停止並移除容器
docker-compose logs -f api  # 看 api 服務的 log
Code language: PHP (php)

指令	意思
`-t my-fastapi-app`	給 image 取名（tag）
`-p 8000:8000`	port 對應（主機:容器）
`-d`	detach 模式，背景執行
`-f`	follow 模式，持續輸出新 log

推送到 Registry

Docker Hub

# 登入
docker login

# 標記 image（格式：帳號/image名稱:版本）
docker tag my-fastapi-app username/my-fastapi-app:v1.0

# 推送
docker push username/my-fastapi-app:v1.0
Code language: PHP (php)

GitHub Container Registry (GHCR)

# 登入（用 Personal Access Token）
echo $GITHUB_TOKEN | docker login ghcr.io -u USERNAME --password-stdin

# 標記 image
docker tag my-fastapi-app ghcr.io/username/my-fastapi-app:v1.0

# 推送
docker push ghcr.io/username/my-fastapi-app:v1.0
Code language: PHP (php)

Registry	Image 格式
Docker Hub	`username/image:tag`
GHCR	`ghcr.io/username/image:tag`

.dockerignore 檔案

跟 .gitignore 一樣，告訴 Docker 哪些檔案不要複製進去：

# .dockerignore
__pycache__
*.pyc
.git
.env
.venv
venv/
*.md
.pytest_cache
.coverage
Code language: PHP (php)

為什麼重要：

減少 image 大小
避免把機密檔案（.env）打包進去
加快建置速度

Vibe Coder 檢查點

看到 Dockerfile 時確認：

[ ] FROM 用的 Python 版本對嗎？
[ ] requirements.txt 有沒有被正確複製？
[ ] CMD 的啟動指令正確嗎？（main:app 要對應你的檔案）
[ ] 有沒有 .dockerignore 避免複製不必要的檔案？

看到 docker-compose.yml 時確認：

[ ] port 對應是否正確？（避免衝突）
[ ] 環境變數有沒有設定？（尤其是資料庫連線）
[ ] 資料庫有沒有用 volumes 做持久化？
[ ] 服務之間的 depends_on 順序對嗎？

實作練習：Docker 化你的 FastAPI 專案

假設你有這樣的專案結構：

my-api/
  main.py
  requirements.txt

步驟 1：建立 Dockerfile

FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt
COPY . .
EXPOSE 8000
CMD ["uvicorn", "main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]
Code language: JavaScript (javascript)

步驟 2：建立 .dockerignore

__pycache__
*.pyc
.git
.env
.venv
Code language: CSS (css)

步驟 3：建置並測試

docker build -t my-api .
docker run -p 8000:8000 my-api
Code language: CSS (css)

打開瀏覽器訪問 http://localhost:8000/docs 確認 API 正常運作。

重點整理

概念	一句話解釋
Dockerfile	建置 image 的腳本
FROM	指定基底 image
COPY	複製檔案到容器
RUN	建置時執行指令
CMD	容器啟動時執行的指令
docker-compose	管理多個容器的工具
Registry	存放 image 的地方（像 GitHub 存程式碼）

下一步

現在你的 FastAPI 專案已經 Docker 化了。下一篇我們會學習如何用 GitHub Actions 自動建置 Docker image 並部署到伺服器。

進階測驗：FastAPI 後端 Docker 化

測驗目標：驗證你是否能在實際情境中應用所學。
共 5 題，包含情境題與錯誤診斷題。

1. 你的 FastAPI 專案需要連接 PostgreSQL 資料庫，你想用 docker-compose 同時啟動 API 和資料庫服務。API 服務要如何在環境變數中指定資料庫的連線位址？情境題

A. DATABASE_URL=postgresql://user:pass@localhost:5432/mydb
B. DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/mydb
C. DATABASE_URL=postgresql://user:[email protected]:5432/mydb
D. DATABASE_URL=postgresql://user:pass@postgres:5432/mydb

2. 你執行 `docker build` 後發現 image 很大（超過 1GB），想要優化 image 大小。以下哪個做法最有效？情境題

A. 把所有 Dockerfile 指令合併成一行
B. 使用 docker build --compress 參數
C. 使用多階段建置（multi-stage build）並採用 slim 版本的基底 image
D. 刪除 requirements.txt 中不必要的註解

3. 小明的 Dockerfile 如下，但每次修改程式碼後建置都很慢。問題出在哪裡？錯誤診斷

FROM python:3.11-slim
WORKDIR /app
COPY . .
RUN pip install -r requirements.txt
CMD [“uvicorn”, “main:app”, “–host”, “0.0.0.0”, “–port”, “8000”]

A. 應該使用 python:3.11 而非 python:3.11-slim
B. 應該先複製 requirements.txt 並安裝依賴，再複製其他檔案，以利用 Docker 快取
C. CMD 指令應該放在 RUN 指令之前
D. WORKDIR 應該設定為 /home/app 而非 /app

4. 你想把建好的 Docker image 推送到 GitHub Container Registry (GHCR)，以下哪個 image tag 格式是正確的？情境題

A. github.com/username/my-api:v1.0
B. username/my-api:v1.0
C. ghcr.io/username/my-api:v1.0
D. registry.github.com/username/my-api:v1.0

5. 小華的 docker-compose.yml 設定如下，但啟動後發現資料庫資料在容器重啟後就消失了。問題最可能出在哪裡？錯誤診斷

services:
  api:
    build: .
    ports:
      – “8000:8000”
    depends_on:
      – db
  db:
    image: postgres:15
    environment:
      – POSTGRES_USER=user
      – POSTGRES_PASSWORD=pass
      – POSTGRES_DB=mydb
    ports:
      – “5432:5432”

A. 沒有設定 restart: always
B. port 對應設定錯誤
C. 缺少 depends_on 設定
D. 資料庫服務沒有設定 volumes 做資料持久化

測驗：FastAPI 後端 Docker 化

1. Docker 化的主要目的是什麼？

2. 在 Dockerfile 中，為什麼要分兩次使用 COPY 指令（先複製 requirements.txt，再複製其他檔案）？

3. 在 docker-compose.yml 中，depends_on 的作用是什麼？

4. 下列哪個指令可以讓 Docker 容器在背景執行？

5. .dockerignore 檔案的主要用途是什麼？

一句話說明

為什麼要 Docker 化？

Dockerfile 快速看懂

最小範例

逐行翻譯

為什麼分兩次 COPY？

常見 Dockerfile 模式

模式 1：單階段建置（最簡單）

模式 2：多階段建置（進階優化）

模式 3：帶環境變數的版本

完整 FastAPI Dockerfile 範例

逐段翻譯

docker-compose.yml 快速看懂

最小範例

常見配置

逐行翻譯

服務間連線

建置與執行指令

基本指令

推送到 Registry

Docker Hub

GitHub Container Registry (GHCR)

.dockerignore 檔案

Vibe Coder 檢查點

實作練習：Docker 化你的 FastAPI 專案

步驟 1：建立 Dockerfile

步驟 2：建立 .dockerignore

步驟 3：建置並測試

重點整理

下一步

進階測驗：FastAPI 後端 Docker 化

1. 你的 FastAPI 專案需要連接 PostgreSQL 資料庫，你想用 docker-compose 同時啟動 API 和資料庫服務。API 服務要如何在環境變數中指定資料庫的連線位址？ 情境題

2. 你執行 docker build 後發現 image 很大（超過 1GB），想要優化 image 大小。以下哪個做法最有效？ 情境題

3. 小明的 Dockerfile 如下，但每次修改程式碼後建置都很慢。問題出在哪裡？ 錯誤診斷

4. 你想把建好的 Docker image 推送到 GitHub Container Registry (GHCR)，以下哪個 image tag 格式是正確的？ 情境題

5. 小華的 docker-compose.yml 設定如下，但啟動後發現資料庫資料在容器重啟後就消失了。問題最可能出在哪裡？ 錯誤診斷

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3. 在 docker-compose.yml 中，`depends_on` 的作用是什麼？

1. 你的 FastAPI 專案需要連接 PostgreSQL 資料庫，你想用 docker-compose 同時啟動 API 和資料庫服務。API 服務要如何在環境變數中指定資料庫的連線位址？情境題

2. 你執行 `docker build` 後發現 image 很大（超過 1GB），想要優化 image 大小。以下哪個做法最有效？情境題

3. 小明的 Dockerfile 如下，但每次修改程式碼後建置都很慢。問題出在哪裡？錯誤診斷

4. 你想把建好的 Docker image 推送到 GitHub Container Registry (GHCR)，以下哪個 image tag 格式是正確的？情境題

5. 小華的 docker-compose.yml 設定如下，但啟動後發現資料庫資料在容器重啟後就消失了。問題最可能出在哪裡？錯誤診斷