uni/slides/dhbw/07_docker.md

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theme: gaia
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header: "Web Engineering – DHBW Stuttgart"
footer: "Michael Czechowski – SoSe 2026"
title: Docker und Service Orchestration
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<!-- _class: lead -->

# Kapitel 7 — Docker
## Container für reproducible Setups

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# „Auf meinem Rechner läuft's"

Das klassische Software-Problem:

- Entwickler: Node 22 + Postgres 16 lokal
- Server: Node 18 + Postgres 14
- → bricht beim Deploy

**Lösung:** App + Abhängigkeiten als **Container** verpacken.

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# Container vs. VM

| | Container | Virtual Machine |
|--|-----------|-----------------|
| Startzeit | ms | min |
| Größe | MB | GB |
| Kernel | shared (Host-Linux) | eigener |
| Isolation | Prozess-Level | Hardware-Level |
| Overhead | minimal | hoch |

Container = leichtgewichtige Prozess-Isolation.

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# Docker — die Idee

- **Image** = Schnappschuss (App + Files + OS-Layer)
- **Container** = laufende Instanz eines Images
- **Dockerfile** = Anleitung zum Image-Bauen
- **Registry** = Image-Speicher (Docker Hub, GHCR)

```sh
docker pull node:24
docker run node:24 node --version
```

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# Dockerfile — Hallo Welt

```dockerfile
FROM node:24-alpine

WORKDIR /app

COPY package*.json ./
RUN npm ci

COPY . .

EXPOSE 3000
CMD ["node", "src/server.js"]
```

```sh
docker build -t mein-app .
docker run -p 3000:3000 mein-app
```

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# Dockerfile-Schichten verstehen

Jedes `RUN`/`COPY`/`ADD` = neue Schicht.

```dockerfile
# Schlecht — npm install nach JEDER Code-Änderung
COPY . .
RUN npm ci

# Gut — package.json zuerst, npm install gecached
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
```

**Build-Cache** spart Minuten.

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# Multi-Stage Build

```dockerfile
# Stage 1: Build mit allem
FROM node:24-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY . .
RUN npm ci && npm run build

# Stage 2: nur Runtime
FROM node:24-alpine
WORKDIR /app
COPY --from=builder /app/dist ./dist
COPY --from=builder /app/node_modules ./node_modules
COPY package*.json ./
EXPOSE 3000
CMD ["node", "dist/server.js"]
```

Finales Image: kleiner, sicherer (kein Build-Tools drin).

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# Image-Größen reduzieren

| Base | Größe |
|------|------:|
| `node:24` | ~1.1 GB |
| `node:24-slim` | ~280 MB |
| `node:24-alpine` | **~180 MB** |
| Distroless | ~150 MB |

**`alpine`** = Alpine Linux, sehr klein. **Distroless** = nur Runtime, kein Shell.

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# .dockerignore

Verhindert dass Müll ins Image kommt:

```
node_modules
.git
.env
*.log
build/
dist/
.DS_Store
README.md
.github/
```

Schneller Build, kleineres Image, weniger Secrets im Image.

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<!-- _class: lead -->

# docker compose

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# Multi-Container — die Realität

Eine App braucht oft:
- App-Server
- Datenbank
- Cache (Redis)
- Reverse Proxy

**docker compose** orchestriert das.

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# compose.yml — Beispiel

```yaml
services:
  app:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      DATABASE_URL: postgres://user:pass@db:5432/app
    depends_on:
      - db

  db:
    image: postgres:16-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: pass
      POSTGRES_DB: app
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  db-data:
```

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# compose-Commands

```sh
docker compose up              # alles starten (Foreground)
docker compose up -d           # detached (background)
docker compose down            # alles stoppen + entfernen
docker compose down -v         # ... und Volumes löschen

docker compose logs -f app     # Logs streamen
docker compose exec app sh     # Shell im laufenden Container
docker compose ps              # Status sehen
```

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# Networking in compose

Standard: alle Services im selben `default`-Netzwerk.

```yaml
services:
  app:
    environment:
      # `db` ist der Service-Name → DNS-Hostname
      DATABASE_URL: postgres://...@db:5432/app
```

**Service-Namen werden zu Hostnamen.** Kein localhost zwischen Containern.

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# Volumes — Daten überleben

```yaml
volumes:
  db-data:           # named volume (managed by Docker)

services:
  db:
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data    # named
      - ./backups:/backups                  # bind mount
```

**Named Volumes** für DB-Daten. **Bind Mounts** für lokale Config.

---

# Environment + Secrets

```yaml
services:
  app:
    env_file: .env              # ganze .env-Datei laden
    environment:
      NODE_ENV: production       # einzeln setzen
      DATABASE_URL: ${DATABASE_URL}  # vom Host
```

**Secrets nicht ins compose.yml.** Lieber `.env` (gitignored) oder Docker Secrets.

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<!-- _class: lead -->

# CI/CD

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# Docker in GitHub Actions

```yaml
name: Build + Push

on:
  push:
    branches: [main]

jobs:
  docker:
    runs-on: ubuntu-latest
    steps:
      - uses: actions/checkout@v4
      - uses: docker/setup-buildx-action@v3
      - uses: docker/login-action@v3
        with:
          username: ${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}
          password: ${{ secrets.DOCKER_TOKEN }}
      - uses: docker/build-push-action@v5
        with:
          push: true
          tags: user/app:latest
```

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# Container-Registry

| Registry | Stärke |
|----------|--------|
| **Docker Hub** | Standard, kostenlos für Public |
| **GHCR** (GitHub) | mit Repo verbunden |
| **GitLab Registry** | mit Repo verbunden |
| **AWS ECR** | für AWS-Hosting |

```sh
# Tag + Push
docker tag mein-app ghcr.io/user/mein-app:v1.0.0
docker push ghcr.io/user/mein-app:v1.0.0
```

---

# Health-Checks

```dockerfile
HEALTHCHECK --interval=30s --timeout=3s --start-period=5s \
  CMD wget --no-verbose --tries=1 --spider http://localhost:3000/health || exit 1
```

```javascript
// In Express
app.get('/health', (req, res) => res.json({ ok: true }));
```

Orchestrators (k8s, ECS, Coolify) entscheiden via HealthCheck, ob neu starten.

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# Best Practices

- **`alpine`** oder **distroless** als Base
- **Multi-stage builds** für kleinere Images
- **`.dockerignore`** anlegen
- **Non-root user** im Container (`USER node`)
- **`COPY` nach `RUN npm ci`** für Cache-Hit
- **Tags statt `latest`** für Reproducibility
- **Health-Checks** für Orchestration
- **Secrets via env, niemals im Image**

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<!-- _class: aufgabe -->

# Selbstlernen — App dockerizen

1. **Dockerfile** für eure Node-API (multi-stage)
2. **.dockerignore** mit node_modules, .env, .git
3. **compose.yml** mit App + Postgres
4. **`docker compose up`** lokal starten
5. **Health-Check** auf `/health`-Endpoint

**Bonus:** GitHub-Actions-Workflow, der Image bei jedem Push baut.

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# Zusammenfassung

**Heute gelernt:**
- Container vs. VM — Prozess-Isolation, leicht + schnell
- **Dockerfile** mit `FROM`, `COPY`, `RUN`, `CMD`
- **Multi-stage Builds** für kleine Production-Images
- **alpine** + Distroless als Base
- **docker compose** für Multi-Container-Setups
- **Volumes** für persistente Daten
- **Service-Namen als Hostnamen** im compose-Netzwerk
- **CI/CD** mit GitHub Actions + Registry

**Nächste Stunde:** Best Practices — Git, README, SOLID, 12-Factor.