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

news 2025/10/14 9:19:44

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🔥专栏：【中间件】企业级中间件剖析

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

# 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 -yecho \"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

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

自动启动配置

#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

#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

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

{"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

# 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

#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