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###### tags: `Docker`
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Docker
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## 簡介

### 什麼是Docker?
Docker 是一個開源軟體，出現於2013年初，最初是 Dotcloud 公司內部的 Side-Project。
它基於 Google 公司推出的Go語言實作。(Dotcloud 公司後來改名為 Docker)

### 為什麼要使用Docker?
* 更有效率的利用資源
* 統一環境
* 對於DevOps的好處
* 使開發高效且可以預測
* 消除了重複的、平凡的配置任務，在整個開發生命週期中用於快速、簡單和可移植的應用程序開發。

:::info
* Docker 想解決的問題:
改善傳統虛擬機器因為需要額外安裝作業系統（Guest OS），導致啟動慢、佔較大記憶體的問題。

* Docker 要提供的解法：
以應用程式為核心虛擬化，取代傳統需要 Guest OS 的虛擬化技術。
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## 虛擬化技術

> 虛擬化要解決的問題是:「當我寫了一個程式，在我電腦上可以執行，但在別人電腦上就不行」。

#### But why?
* 作業系統不同
* 硬體配置不同

> 簡單來說:我的程式可能剛好只跟我的電腦的環境相容。:cry:

### 何謂虛擬化技術?
而虛擬化要做的就是**模擬出一個環境**，讓程式可以在不同硬體或作業系統上執行時，都以為自己在同一個環境中執行，以此來避免前面所述的問題。
:::info
**目前常見用來比較的虛擬化技術有兩種:**
* 在系統層級的虛擬化技術，稱虛擬機器（Virtual machine）
例如 : Virtual Box 。

* 在作業系統層級技術，此稱容器（Container）
例如 : Docker 。

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### 虛擬機器
> 以作業系統為中心

> ==傳統虛擬化的目標：== 將一個應用程式所需的執行環境打包起來，建立一個獨立環境，方便在不同的硬體中移動。

:::warning
虛擬機器是在系統層上虛擬化，
簡單來說， Virtual Box 就是一個可以讓你在作業系統（Host OS）上面再裝一個作業系統（Guest OS），然後讓兩個作業系統彼此不會打架的平台。
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### 容器
> 以應用程式為中心

> ==容器化的目標：== 改善虛擬機器因為需要裝 Guest OS 導致啟動慢、佔較大記憶體的問題。

:::warning
容器是在作業系統層上虛擬化，
透過 Container Manager 直接將一個應用程式所需的程式碼、函式庫打包，
建立資源控管機制隔離各個容器，並分配 Host OS 上的系統資源。
透過容器，應用程式不需要再另外安裝作業系統（Guest OS）也可以執行。
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### VM vs. CONTAINER



## 概念

:::warning
==Docker 是一種工具，可用來建立、部署及執行使用容器的應用程式。== 容器可讓開發人員封裝含有其所需全部元件 (程式庫、架構、相依性等) 的應用程式，且全部==以一個套件的形式出貨==。

使用容器可確保應用程式會以相同的方式執行，而不管任何自訂的設定或先前在執行該應用程式的電腦 (可能與用來撰寫和測試應用程式程式碼的電腦不同) 上安裝的程式庫。

這可讓開發人員專注於撰寫程式碼，而不需擔心程式碼將在其上執行的系統。
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### Docker 三元素
:::info
**要使用 Docker 時最重要的三個元素：
映像檔(Image)、 容器(Container)、 倉庫(Repository)。**

> **用一個簡單的比喻來解釋 :**
> 如果映像檔是一個做蛋糕的模具，容器則是用該模具烤出來的蛋糕，而倉庫是用來集中放置模具們的收納櫃。
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### Image
* 映像檔為一個唯獨的模板。
* 內可包含完整的ubuntu作業系統環境。
* 映像檔可用來快速生產Docker容器，並可重複產生。
* 映像檔可以透過(撰寫由命令行構成的)Dockerfile 建立，或是開放公開下載的地方取得。

> 舉例來說，如果我今天想要一個 node.js 的執行環境跑我寫好的程式，我可以直接到上 Docker Hub 找到相對應的 node.js 映像檔 ，而不需要自己想辦法打包一個執行環境。

:::info
* 它是 Docker 的映像檔主要是一個唯讀的檔案， 是啟動 Docker container 要使用到的檔案。

* 另外 Docker 的 image 可以像是堆積木一樣， 一層一層的把 Docker image 堆起來。

如右圖：
:::

### Container
* 容器是由映像檔建立出來的實例。
* Docker 即是利用容器來執行關鍵技術。
* 容器可以被啟動、開始、停止、刪除。
* 且容器與容器之間是相互隔離、保證安全的。

> 可以把容器看做是一個執行的應用程式加上執行它的簡易版 Linux 環境（包括 root 使用者權限、程式空間、使用者空間和網路空間等）

:::info
* Docker Container 是透過 Docker image 執行起來的 Process，同一個 Docker image 可以啟動多個 Docker Container。

* Docker container 和 Docker container 之間的環境是隔離開離來的，不會發生 container1 開 8080 的 port，container2 開 8080 的 port 有衝到的問題
:::

### Repository
* 倉庫是集中存放映像檔檔案的場所，每個倉庫中又包含了多個映像檔。
* 每個映像檔有不同的標籤（tag）。
* 倉庫分為公開倉庫（Public）和私有倉庫（Private）兩種形式
* 而最大的公開倉庫為Docker Hub，裡面存放了大量的現成、實用映像檔供使用者下載。

> 而 Docker 倉庫註冊伺服器的概念就跟 Github 類似，你可以在上面建立多個倉庫，然後透過 push、pull 的方式上傳、存取。

## 安裝

### Windows
:::warning
Docker 並非是一个通用的容器工具，它依賴於已存在並運行的 Linux 内核環境。
在 Windows 上部署 Docker 的方法都是先安装一个虛擬機，並在安装 Linux 系統的的虛擬機中運行 Docker。
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### 使用 WSL 在 Windows 上安裝 Linux
開發人員可以在 Windows 電腦上同時存取 Windows 和 Linux 的功能。
Windows 子系統 Linux 版 (WSL) 可讓開發人員直接在 Windows 上安裝 Linux 散發套件 (，例如 Ubuntu、OpenSUSE、Type、Debian、Arch Linux 等) 並使用 Linux 應用程式、公用程式和 Bash 命令列工具，不需要傳統虛擬機器或雙佈設定的額外負荷。

#### 必要條件
您必須Windows 10版本 2004 和更新版本執行， (組建 19041 和更新版本) 或Windows 11。 檢查更新。

#### 安裝 WSL 命令
開啟 PowerShell 或 Windows 命令提示字元(cmd)，輸入命令，==然後重新開機電腦==。

wsl --install

* 啟用選用的 WSL 和虛擬機器平台元件
* 下載並安裝最新的 Linux 核心
* 將 WSL 2 設定為預設值
* 可能需要下載並安裝 Ubuntu Linux 發行版本 (重新開機)
* 您必須在此安裝程式期間重新開機電腦

若已有其他版本，可以以此指令來下載Ubuntu

wsl --install -d Ubuntu

#### 檢查 WSL 狀態

wsl --status

使用 `wsl --install` 命令安裝的新 Linux 安裝預設會設定為 WSL 2。

#### 開啟 WSL

wsl.exe

#### 設定 Linux 使用者名稱和密碼
==系統會要求您為 Linux 發行版本建立使用者名稱和密碼。==

* 此使用者名稱和密碼是每個各自 Linux 發行版本專屬，不會影響您的 Windows 使用者名稱。
* 請注意，在輸入 密碼時，畫面上不會顯示任何專案。 這稱為盲目輸入。 您不會看到您輸入的內容，這完全正常。
* 一旦您建立使用者名稱和密碼，帳戶就會是您散發套件的預設使用者，而且會在啟動時自動登入。
* 此帳戶將會被視為 Linux 系統管理員，並且能夠執行 sudo (超級使用者執行) 系統管理命令。
* 在 WSL 上執行的每個 Linux 發行版本都有自己的 Linux 使用者帳戶和密碼。 每當您新增散發套件、重新安裝或重設時，都必須設定 Linux 使用者帳戶。



若要變更或重設密碼，請開啟 Linux 發行版本，然後輸入命令： `passwd` 。
系統會要求您輸入目前的密碼，然後要求您輸入新密碼，然後確認您的新密碼。

### 使用 Docker 設定遠端開發容器
使用 WSL 2 (Windows 子系統 Linux 版 版本 2) 設定適用于 Windows 的 Docker Desktop。

#### 必要條件
* ==安裝 WSL==，並為在 WSL 2 中執行的 Linux 發行版本設定使用者名稱和密碼。
* ==安裝Visual Studio Code (選擇性)== 。 這會提供最佳體驗，包括能夠在遠端 Docker 容器內撰寫程式碼和偵錯，並聯機到您的 Linux 散發套件。
* ==安裝Windows 終端機 (選擇性)== 。 這可提供最佳體驗，包括在同一個介面中自訂和開啟多個終端機的能力， (包括 Ubuntu、Debian、PowerShell、Azure CLI，或任何您想要使用) 。
* ==在 Docker Hub 註冊 Docker 識別碼， (選擇性)== 。

#### 安裝 Docker Desktop
請先到 Docker 官網
https://www.docker.com/docker-windows



> 在cmd上輸入以下指令可以確認是否下載成功


> 開啟 Docker Desktop

> 確定已核取 [設定>一般] 中的 [使用 WSL 2 型引擎]。

> 移至 [設定>資源>WSL 整合]，從您想要啟用 Docker 整合的已安裝 WSL 2 散發套件中選取。

> 若要確認已安裝 Docker，請開啟 WSL 散發套件 (例如 Ubuntu) ，並輸入下列命令來顯示版本和組建編號： `docker --version`

#### 使用下列方式執行簡單的內建 Docker 映射，以測試您的安裝是否正常運作：

docker run hello-world


#### 尋找 Docker 映射儲存體資料夾
:::success
Docker 會建立兩個散發資料夾來儲存資料：

* \wsl$\docker-desktop
* \wsl$\docker-desktop-data

您可以開啟 WSL Linux 發行版本並輸入： `explorer.exe` .
在 Windows 檔案總管中檢視資料夾，以找到這些資料夾。
輸入： `\\wsl$`


:::

## 基礎指令

### Image 映像檔 常用指令

### Container 容器 常用指令

### Registry 倉庫 常用指令

## 基礎指令實作

### 實作目標：
:::success
1. 先從 Docker Hub 上把 Ubuntu OS 的 image pull 到 local，
2. 有了 image 之後就可以把 Docker container 執行起來，
3. 然後進入到 container 裡面安裝和啟動 Apache 的 HTTP Service，
4. 並且寫一個有 HelloWorld 字串的 HTML 檔案。
5. 最後使用 Browser 連到 Docker Container 裡面的 HTTP Service，
6. 確認 HelloWorld 的字串能正常的顯示出來。
:::

### 實作的流程如下：
:::warning
1. 從 Docker Hub 下載 Docker Image 到 local
2. 使用 Docker Image 啟動 Docker Container 並進入 Docker Container的terminal
3. 在 Docker Container 裡面安裝 Apache 的 HTTP Service，並且寫一個 helloworld 的 html 檔
4. 使用 Browser 連到 helloworld.html 確認 Docker Container 有成功的被啟動起來
:::

#### 第一步:
> 從 Docker Hub 下載 Docker Image 到 local

1. 要下載 Docker Image 之前需要先搜尋一下，Docker Image 的 Name 是什麼，指令如下：

    $ docker search ubuntu -f is-official=true

`is-official=true` 表示要搜尋是官方的 Docker image

> 就選擇星星數最多的 Name 為 ubuntu

2. 找到了 ubuntu 的 Docker Image Name 之後，就可以把此 image pull 下來，指令如下：

    $ docker pull ubuntu

> 執行結果如下圖

3. 要再一次確認 ubuntu 的docker image有沒有下載下來，可以使用以下的指令

    $ docker images

> 執行結果如下圖

#### 第二步:
> 有了 Docker Image 之後就可以把 container 執行起來了，並且進入 Docker Container 的 terminal 裡面

1. 指令如下

    $ docker run -it -p 8000:80 ubuntu /bin/bash 

> 使用以上的指令就可以進入了docker container 裡面的 terminal

2. 可以再打開另外一個terminal視窗，輸入以下指令

    $ docker ps -a

> 確認 docker container 有正常的執行，如下圖：

<br/>

:::info
在要離開 docker container 的 terminal 時有一個坑。就是如果輸入 exit 指令時，container 會被關閉，如下圖：



如果不要停止 container 而要退出 docker container 的terminal 需要輸入 ctrl + p 之後再輸入 ctrl + q 的按鍵，就不會把 container 關閉。
:::

#### 第三步:
1. 在 docker container 裡面安裝和啟動 apache 的 http service，指令如下:

    root@a03f4fc98ea2:/# apt-get update
    root@a03f4fc98ea2:/# apt-get install -y apache2
    root@a03f4fc98ea2:/# service apache2 start

> if it is success will show

2. 簡單寫一個 hellowolrd.html檔案放在 /var/www/html 的路徑下，指令如下:

    root@a03f4fc98ea2:/# echo "HelloWorld" > /var/www/html/helloworld.html

3. 使用 cat /etc/hosts 指令查看 docker container 的 IP 如下圖：


4. 如果想要使用 ifconfig 指令，需要安裝 net-tools 工具指令如下:

    root@a03f4fc98ea2:/# apt-get install -y net-tools

#### 第四步:
:::info
使用 Linux 虛擬機GUI browser 輸入 http://172.17.0.2/helloworld.html 的 URL 查看 helloworld.html 的檔案是否能正常的顯示。
:::
:::success
使用 Window 本機的 browser 輸入 http://localhost:8000/helloworld.html 的 URL 查看 helloworld.html 的檔案是否能正常的顯示，畫面如下：


:::

## Dockerfile
:::info
Dockerfile 由一行行命令語句組成，並且支援以 # 開頭的註解行。

**Dockerfile 分為四部分：**
* 基底映像檔資訊
* 維護者資訊
* 映像檔操作指令
* 容器啟動時執行指令。
:::

# This dockerfile uses the ubuntu image 
# VERSION 2 - EDITION 1 # Author: docker_user 
# Command format: Instruction [arguments / command] .. 

# 基本映像檔，必須是第一個指令 
FROM ubuntu

# 維護者： docker_user <docker_user at email.com> (@docker_user) 
MAINTAINER docker_user [e-mail] 

# 更新映像檔的指令 
RUN echo "deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ raring main universe" >> /etc/apt/sources.list 
RUN apt-get update && apt-get install -y nginx 
RUN echo "\ndaemon off;" >> /etc/nginx/nginx.conf 

# 建立新容器時要執行的指令 
CMD /usr/sbin/nginx

### Dockerfile 基本語法


### Example

FROM centos:7
MAINTAINER jack

RUN yum install -y wget

RUN cd /

ADD jdk-8u152-linux-x64.tar.gz /

RUN wget http://apache.stu.edu.tw/tomcat/tomcat-7/v7.0.82/bin/apache-tomcat-7.0.82.tar.gz
RUN tar zxvf apache-tomcat-7.0.82.tar.gz

ENV JAVA_HOME=/jdk1.8.0_152
ENV PATH=$PATH:/jdk1.8.0_152/bin
CMD ["/apache-tomcat-7.0.82/bin/catalina.sh", "run"]

:::info
**FROM：** 使用到的 Docker Image 名稱，今天使用 CentOS

**MAINTAINER：** 用來說明，撰寫和維護這個 Dockerfile 的人是誰，也可以給 E-mail的資訊

**RUN：** RUN 指令後面放 Linux 指令，用來執行安裝和設定這個 Image 需要的東西

**ADD：** 把 Local 的檔案複製到 Image 裡，如果是 tar.gz 檔複製進去 Image 時會順便自動解壓縮。Dockerfile 另外還有一個複製檔案的指令 COPY 未來還會再介紹

**ENV：** 用來設定環境變數

**CMD：** 在指行 docker run 的指令時會直接呼叫開啟 Tomcat Service
:::

## Dockerfile 實作

> 已經體驗過使用 Docker 的指令，把 Docker Image Pull 到 local，並且執行 container，然後在 container 上安裝 HTTP Service，就類似是在使用 VM。

:::warning
直接進入 Docker Container 裡面下一些指令安裝程式和改設定檔，不夠自動化，可能需要常常的重覆在做同一件事，這樣會很沒效率。

寫 Dockerfile，只要下 `docker build` 的指令就可以把 Docker Image 建構起來，未來要使用就直接 Run 此 Image。
:::

### 實作目標:
:::success
1. 要做到在 Dockerfile 裡面，撰寫安裝 Java 和 Tomcat 的指令，包成 Docker Image，
2. 之後只要呼叫到 docker run 指令，就可以把 Tomcat Service 啟動起來。

**主要目的用來體驗如何撰寫 Dockerfile 和 Build Image 以及執行 Docker container。**
:::

==記住要使用 WSL2 此虛擬機 來實作 Docker==
> 可參考前面 安裝 Windows，或以下訊息
:::warning
Docker 並非是一个通用的容器工具，它依賴於已存在並運行的 Linux 内核環境。
在 Windows 上部署 Docker 的方法都是先安装一个虛擬機，並在安装 Linux 系統的的虛擬機中運行 Docker。
:::

#### 第一步:
> 建立 Dockerfile

1. 建立寫 Dockerfile 會用到的資料夾，指令如下

    $ mkdir docker-test
    $ cd docker-test

2. 下載JDK 的安裝檔放在 docker-test資料夾裡，使用的版本是 jdk-19.0.2
> 下載連結
> https://download.java.net/java/GA/jdk19.0.2/fdb695a9d9064ad6b064dc6df578380c/7/GPL/openjdk-19.0.2_linux-x64_bin.tar.gz

    sudo apt install

將檔案移至路徑 \\wsl$\Ubuntu\home\\[user name]\docker-test

3. 撰寫Dockerfile

    $ vi Dockerfile

> Dockerfile 的內容如下

    FROM centos:7
    MAINTAINER HsingYu
    
    # 安裝 wget，yum 是 centos 的安裝指令
    RUN yum install -y wget

    RUN cd /
    
    # 加入 jdk-19.0.2 壓縮檔案，加入後會自動解壓縮
    ADD openjdk-19.0.2_linux-x64_bin.tar.gz /

    # 下載 apache-tomcat-10.1.7.tar.gz
    RUN wget --no-check-certificate https://dlcdn.apache.org/tomcat/tomcat-10/v10.1.7/bin/apache-tomcat-10.1.7.tar.gz
    # 解壓縮 apache-tomcat-10.1.7.tar.gz
    RUN tar zxvf apache-tomcat-10.1.7.tar.gz
    
    # 設置 java 的環境變數
    ENV JAVA_HOME=/jdk-19.0.2
    ENV PATH=$PATH:/jdk-19.0.2/bin
    CMD ["/apache-tomcat-10.1.7/bin/catalina.sh", "run"]

4. 撰寫完 Dockerfile 之後資料夾的結構如下圖

> 或者將下載 jdk19.0.2 也寫入 dockerfile

FROM centos:7
MAINTAINER HsingYu

RUN yum install -y wget

RUN cd /

RUN wget https://download.java.net/java/GA/jdk19.0.2/fdb695a9d9064ad6b064dc6df578380c/7/GPL/openjdk-19.0.2_linux-x64_bin.tar.gz
RUN tar zxvf openjdk-19.0.2_linux-x64_bin.tar.gz

RUN wget --no-check-certificate https://dlcdn.apache.org/tomcat/tomcat-10/v10.1.7/bin/apache-tomcat-10.1.7.tar.gz
RUN tar zxvf apache-tomcat-10.1.7.tar.gz

ENV JAVA_HOME=/jdk-19.0.2
ENV PATH=$PATH:/jdk-19.0.2/bin
CMD ["/apache-tomcat-10.1.7/bin/catalina.sh", "run"]

#### 第二步:
> Build Docker Image

1. 預設在和 Dockerfile 檔案同層的資料夾底下輸入， docker build 指令，如下

    $ docker build -t mytomcat . --no-cache

> 使用 --no-cache 的主要原因，是避免在 Build Docker image 時被 cache 住，而造成沒有 build 到修改過的 Dockerfile。

> Build 完的結果如下圖：

2. Build 完 Docker Image 之後，使用 docker images 指令查看是否有 build 成功如下圖


#### 第三步:
> 在 Build 完 Docker Image 之後就可以執行 Docker Container，這時Tomcat 的 Service 也會跟者被執行起來，指令如下

在瀏覽器跑

$ docker run -p 8080:8080 mytomcat

在虛擬機跑

$ docker run mytomcat

Tomcat Service 會被執行起來的主要原因是在 Dockerfile 裡面有寫 CMD 指令，呼叫啟動 Tomcat Service

#### 第四步:
> 打開 Browser 確認

* 要打開 Browser 確認 Tomcat Service 有沒有被執行起來時，發現我們不知道 Docker Container 的 IP，這時侯只能使用 docker exec 進入 docker container查詢 IP 。

要使用 docker exec 指令之前需要先知道 Container 的 ID 所以需要先使用 docker ps 指令查詢 Container ID，如下圖：


:::warning
* 有了 IP 之後就可以打開 Browser 輸入 http://172.17.0.2:8080 URL的位置，確認 Tomcat Service 是否有啟動，如下圖：


直接進入 Docker Container 去看 IP 的位址其實有點麻煩，會故意這樣 Daemon 主要的原因，是讓大家了解到我們把 Docker Container 執行啟來時並不會知道它的 IP 位址在哪，這需要透過設定有關於 Docker 的 Network 來解決這個問題。
:::

:::info
目前使用最簡單的方法，就是在run docker container 時用 Port 的 Mapping 來解決此問題，重新再一次 run docker container，指令如下：

$ docker run -p 8080:8080 mytomcat

Container 的 8080 port mapping到 localhost 的 8080 port ，這樣只要輸入 ++http://localhost:8080++ 就可以看到 tomcat service 的 WebUI 畫面了。


:::

## Docker Compose

### 為什麼要用 Docker Compose?

1. 之前有介紹過使用 `docker run` 指令就可以把 Docker Container 啟動起來，但是如果我們要啟動很多個 Docker Container 時，就需要輸入很多次 `docker run` 指令。
2. 另外 container 和 container 之間要做關聯的話也要記得它們之間要如何的連結(link) Container，這樣在要啟動多個 Container 的情況下，就會顯得比較麻煩。

### 如何運作?
:::success
**Docker-Compose:** 寫一個 `docker-compose.yml`，把所有要使用 Docker Image 寫上去，也可以把 Container 之間的關係連結(link)起來。

最後只要下 `docker-compose up` 指令，就可以把所有的 Docker Container 執行起來，這樣就可以很快速和方便的啟動多個 container。
:::

### Docker Compose 常用指令
**\# 啟動所有的 Docker Container**

$ docker-compose up

**\# 查看 Docker Container 的執行狀態**

$ docker-compose ps

**\# 看執行的 log**

$ docker-compose logs

**\# 停止 docker-compose 執行的所有 Container**

$ docker-compose stop

**\# 刪除 docker-compose 的所有 Container**

$ docker-compose rm

## Docker Compose 實作

1. 實作的部份主要就是要把 Docker-Compose 安裝起來
2. 然後撰寫一個 `docker-compose.yml`
3. 並且使用 `docker-compose up`，指令把所有的 Docker Container 啟動起來

### 安裝 Docker-Compose

# cd /usr/bin
# wget https://github.com/docker/compose/releases/download/1.18.0/docker-compose-Linux-x86_64
# mv docker-compose-Linux-x86_64 docker-compose
# chmod 755 docker-compose

### 撰寫 docker-compose.yml

version: '2'
services:
  db:
     image: mysql
     environment:
        MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456
  admin:
     image: adminer
     ports:
       - 8080:8080

> 主要的功能是要啟動 2 個 Docker Container，一個是 mysql 的 Container，另外一個是 admin 管理 mysql Web UI 的 container

> MYSQL_ROOT_PASSWORD 的環境變數用來設定登入 mysql 的密碼

> 參考網站: https://hub.docker.com/_/mysql/

### 啟動所有的 Docker Container

$ docker-compose up -d

- `-d` 參數代表要執行在背景的方式

### 查看 Docker Container 的執行狀態

$ docker-compose ps

### admin 執行
> ++http://localhost:8080++

:::warning
**其他指令可以參考官方網站:**
https://docs.docker.com/compose/compose-file/compose-file-v2/
:::

<br/>

> [time=Wed, Feb 1, 2023 3:51 AM]

> [name=HsingyuChen]