【Docker】零基础上手：原理+Ubuntu/Windows GUI 安装 + 镜像源 / 目录优化

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概述

Docker 是一个开源的容器化平台 ，它能将应用程序及其依赖（如库、配置文件、环境变量）打包成一个标准化的 "容器"，确保应用在任何支持 Docker 的环境中（开发机、测试机、生产服务器）都能以完全相同的方式运行，彻底解决 "在我这能跑，到你那跑不起来" 的经典问题。

Docker 本质是容器的易用工具 （基于 Linux 内核容器技术，早期核心为 LXC 的二次封装），是容器技术最成功的实现；它以 Go 语言开发，目标是 "Build, Ship and Run Any APP, Anywhere"，通过对应用生命周期的管理，实现应用及运行环境 "一次封装，到处运行"。

早期 Docker 借助 LXC 做容器管理引擎，但通过镜像技术 （将操作系统用户空间所需组件编排打包为image文件，并集中存储于仓库）简化容器使用：创建容器时不再依赖 LXC 模板安装，而是拉取匹配的镜像后启动，使容器的创建与启停（如通过docker-run、docker-stop等命令）变得极为简便。

和虚拟机的区别

对比维度	传统虚拟机（VM）	Docker 容器
底层架构	基于 Hypervisor（虚拟机监控器）	基于 Linux 内核特性（Namespace/Cgroups）
资源占用	磁盘占用大（需模拟完整操作系统，GB 级，几个GB到几十个GB左右）	磁盘占用小（共享宿主机内核，MB 级，几十MB到几百MB左右）
启动速度	慢（分钟级）	快（秒级 / 毫秒级）
隔离级别	强（系统级别，完全隔离操作系统）	弱（进程级别，隔离进程，共享内核）
应用部署	手动部署，速度慢	体系化部署，可以自动化，速度快

和JVM的区别

对比维度	Docker	JVM（Java 虚拟机）
本质定位	轻量级容器化平台（基于 Linux 内核的 Namespace/Cgroups 实现进程级隔离）	Java 字节码的运行时环境（将字节码编译为机器码，实现跨平台运行）
虚拟化层次	操作系统层（共享宿主机内核，无需模拟完整 OS）	应用层（在宿主机 OS 上运行，依赖具体操作系统的 JVM 实现）
隔离能力	强隔离（独立文件系统、网络、进程空间，通过 Namespace 实现）	弱隔离（仅提供 Java 运行时的内存 / 类加载隔离，不隔离宿主机系统资源）
资源占用	极低（MB 级，共享内核，无 Guest OS 开销）	较高（GB 级，JVM 自身需要堆内存、元空间等，运行 Java 程序时额外消耗资源）
启动速度	极快（秒级 / 毫秒级，直接启动容器进程）	较慢（JVM 启动需加载类库、初始化堆内存，大型应用可能达数十秒）
可移植性	跨环境一致（镜像打包后可在任何支持 Docker 的平台运行）	跨平台兼容（Java 字节码可在 Windows/Linux/Mac 等不同 OS 的 JVM 上运行）
适用场景	分布式应用部署、微服务架构、环境一致性保障（"一次打包，到处运行"）	Java 程序的跨平台运行（解决 "编译一次，到处运行" 的语言层可移植性）
技术依赖	依赖 Linux 内核特性（或通过虚拟机模拟 Linux 环境，如 Docker Desktop）	依赖具体操作系统的 JVM 实现（如 Windows 版 JVM、Linux 版 OpenJDK）
隔离粒度	进程级隔离（容器内进程与宿主机进程隔离，但共享内核）	线程级隔离（JVM 内的 Java 线程由宿主机 OS 调度，无系统级隔离）
生态工具	配套 Docker Compose、Kubernetes 等容器编排工具，适合大规模集群管理	依赖 Java 生态工具（如 Maven/Gradle 构建、JProfiler 监控）
安全性	隔离性依赖容器镜像和内核安全机制，若镜像存在漏洞可能影响宿主机	内置类加载器、沙箱等安全机制，降低恶意代码对宿主机的直接威胁

Docker 为什么比虚拟机资源利用率高，启动快

docker 有比虚拟机更少的抽象层。docker 不需要 Hypervisor 实现硬件资源虚拟化，运行在 docker 容器上的程序直接使用的是实际物理机的硬件资源。因此在 cpu、内存利用率上 docker 将会在效率上有明显的优势。docker 利用的是宿主机的内核，而不需要 Guest OS，节省了 Guest OS 占用的资源。

docker 不需要 Guest OS，创建一个容器时，不需要和虚拟机一样重新加载一个操作系统内核。从而避免引导、加载操作系统内核返回时耗时耗资源的过程，当新建一个虚拟机时，虚拟机软件需要加载 Guest OS，返回新建过程是分钟级别的。而新建一个 docker 容器只需要几秒钟。

Guest OS（客户机操作系统） ：每个虚拟机内部运行的完整独立操作系统（如 Linux、Windows）。因为虚拟机要模拟 "一台完整计算机"，所以需要独立的 OS 来管理虚拟机内的应用、资源。

架构设计

docker 采用 客户端 - 服务器（C/S）架构，使用远程API来管理和创建Docker容器，结合图示，其系统架构的核心组件及交互流程如下：

Client（客户端）

是用户操作 Docker 的入口，通过 Docker 命令行或者其他工具 （如 docker build、docker pull、docker run 等）向 Docker **守护进程（Docker daemon）**发送请求，发起 "构建镜像""拉取镜像""运行容器" 等操作。

Docker Host（Docker 主机）

是运行 Docker 守护进程和容器的核心环境，包含以下关键部分：

Docker daemon（守护进程） ：

是 Docker 的 "大脑"，负责监听 Client 的请求并执行具体操作（如管理镜像、创建 / 启动 / 停止容器等）。它是所有 Docker 操作的核心后台进程，协调镜像、容器等资源的生命周期。
Images（镜像） ：

镜像是只读的 Docker容器的模板，包含运行应用所需的所有内容（如文件系统、代码、运行时、依赖库等）。例如图中的 Ubuntu 镜像、数据库镜像等，是创建容器的 "基础模板"。
Containers（容器） ：

容器是镜像的运行实例（动态、可运行的实体）。每个容器相互隔离，拥有独立的资源空间，但共享宿主机内核（无需像虚拟机一样加载 Guest OS），因此轻量、启动快。图中多个容器可基于同一份镜像创建，运行时在镜像的 "只读层" 基础上添加 "可写层"（图中简化展示）。

Registry（镜像仓库）

是存储和分发 Docker 镜像的中心仓库 （类似 "代码仓库"）。官方公共仓库是 Docker Hub（图中可见 Ubuntu、NGINX 等镜像标识），也支持私有仓库部署。

拉取镜像：用户通过 docker pull 命令，让 Docker daemon 从 Registry 拉取所需镜像到本地 Docker Host 的 "Images" 中。
推送镜像：用户可将本地构建的镜像（通过 docker build 生成），用 docker push 推送到 Registry，实现镜像共享或备份。

组件交互流程（示例）

拉取并运行镜像 ：

用户通过 Client 执行 docker pull nginx，Docker daemon 从 Registry 拉取 NGINX 镜像到本地 Images；再执行 docker run nginx，Docker daemon 基于该镜像创建并启动一个 NGINX 容器。
本地构建镜像 ：

用户编写 Dockerfile 后，执行 docker build，Docker daemon 会根据 Dockerfile 构建新镜像，并存储到本地 Images，后续可基于该镜像创建容器。

这种架构的优势的是：解耦了 "操作发起" 与 "后台执行" ，让 Docker 支持本地 / 远程的镜像、容器管理；同时借助 "镜像分层存储" 和 "容器轻量隔离"，实现了高效的资源利用 （无需 Guest OS，共享宿主机内核）与快速的部署启动（新建容器仅需几秒）。

安装

Ubuntu

准备工作

bash 复制代码

# 1. 卸载旧版本（如果是新版本此命令不会卸载）
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 2. 卸载历史版本
sudo apt-get purge docker-ce docker-ce-cli containerd.io dockerbuildx-plugin docker-compose-plugin docker-ce-rootless-extras -y

# 3. 删除数据目录
sudo rm -rf /var/lib/docker
sudo rm -rf /var/lib/containerd

# 4.curl 命令安装
sudo apt install curl -y

# 配置下载源
# 5.创建 gpg key 目录
sudo mkdir -m 0755 -p /etc/apt/keyrings

# 6.下载 gpg key
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor --yes -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 7.安装
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin -y

echo \
 "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signedby=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
 $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 8. 更新apt源
sudo apt update

安装

bash 复制代码

sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin -y

自动启动配置

bash 复制代码

#配置加载
sudo systemctl daemon-reload 
#启动服务
sudo systemctl start docker 
#开启启动
sudo systemctl enable docker
#查看服务状态
sudo systemctl status docker

查看日志

bash 复制代码

#journalctl 是操作系统日志查看命令
#-e 表示从末尾看
#-u 表示看哪个系统组件的，我们的组件是 docker
journalctl -eu docker

检查安装

bash 复制代码

docker version
docker info

实战经验

Docker镜像源修改

镜像源是对原始数据源的完整复制副本，核心作用是解决 "原始数据源太远、访问太慢、不稳定" 的问题，让用户能更高效地获取所需资源（如软件安装包、代码库、系统镜像等）。

在配置文件 /etc/docker/daemon.json 中加入镜像源的配置

bash 复制代码

{
 "registry-mirrors": [ 
 "https://mirror.ccs.tencentyun.com",
 "https://docker.m.daocloud.io",
 "https://dockerhub.timeweb.cloud",
 "https://huecker.io"]
}

Docker 目录修改

docker的默认安装目录为/var/lib/docker，里面会存放很多镜像，需要考虑这个目录的空间

bash 复制代码

# 编辑配置文件
vi /etc/docker/daemon.json
# 输入下面的 json
{
"data-root": "/data/var/lib/docker"
}

# 加载配置
sudo systemctl daemon-reload 
# 重启 docker
sudo systemctl restart docker 
#查看 docker 状态
sudo systemctl status docker

GUI版本

以win11为例

1、确定开启虚拟化

2、启动windows功能-适用于Linux的windows子系统和虚拟机平台

3、安装WSL2

以管理员权限运行powershell

bash 复制代码

#查看版本，如果不是 2 需要更新到 2
wsl --status

#PowerShell 运行命令更新 wsl 到最新版本
PS C:\WINDOWS\system32> wsl --update

#设置 wsl 默认版本
PS C:\WINDOWS\system32> wsl --set-default-version 2

4、通过微软商店安装Ubuntu

5、安装docker

下载链接 https://desktop.docker.com/win/stable/Docker%20Desktop%20Installer.exe

文章合为时而著，歌诗合为事而作。------白居易

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