WSL/Ubuntu+Docker配置_wsl docker

一. Docker 是什么

1. 背景

  在聊 Docker 是什么之前，我们先来回顾一下传统的产品开发上线涉及到的难点。一款产品从开发到上线，经历了开发环境、测试环境、生产环境等不同的操作系统、运行环境和应用配置等环境。在项目管理中，还涉及到不同版本以及不同版本之间兼容性等问题。
  这些问题对开发人员和运维人员都是极大的考验，同时对各方的协作也有一定的要求。不然就会出现 ”代码在我这里运行的好好的啊“，这种尴尬的局面。而 Docker 的出现就是提供了一套用来解决此类问题的标准解决方案。

—— Java烟雨

  Docker 的口号是 ”一次创建或配置，可以在任意地方正常运行“。如口号所说，Docker 的出现对于开发和运维人员是一大福音，基于 Docker 可以方便地搞定标准化的发布流程，再也不用纠结不同环境导致的问题了。

  Docker 的使用可以理解为软件是带环境安装的，即安装的时候把原始环境一模一样的复制过来一份。这样也就消除了不同机器运行结果不同的问题。Docker 本质是一个开源的应用容器引擎，基于 Go 语言，并遵从 Apache2.0 协议开源。它可以让开发者打包应用以及依赖包到一个轻量级、可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化，可用于开发应用、交付应用、运行应用等场景。

2. 相关概念

  Docker 的架构如图所示，主要由镜像（image）、容器（container）和仓库（repository）构成：

2.1 镜像

  Docker 中的镜像是一个只读的模板，是文件与 meta data 的集合。它可以看作是一个特殊的文件系统，除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外，还包含了一些为运行时准备的一些配置参数（如匿名卷、环境变量、用户等）。

  镜像是基于分层的实现的，每一层都可以添加删除文件，从而形成新的镜像。镜像可以理解为是一个树状结构，每一个镜像都会依赖于另一个镜像。镜像可以用来创建 Docker 容器，一个镜像可以创建多个容器。

2.2 容器

  容器是用镜像创建的运行实例，是在 image 的最后一层上面再添加一层。容器的定义和镜像几乎一模一样，也是一堆层的统一视角，唯一区别在于容器的最上面那一层是 可读可写 的。当我们把容器与镜像作对比时，可以看到镜像负责存储和分发，容器则负责运行。容器可以被启动、开始、停止、删除，并且每个容器都是相互隔离的、保证安全的平台。可以把容器看做是一个简易版的 Linux 环境和运行在其中的应用程序。

2.3 仓库

  仓库是集中存放镜像文件的场所，它有点类似于 Maven/Git 的仓库，当我们需要镜像文件时，可以从远程仓库中拉取。仓库和仓库注册服务器（Registry）是有区别的。仓库注册服务器上存放着多个仓库，每个仓库中包含了多个镜像，每个镜像有不同的标签（tag）。

3. Docker 的优点

  在没有使用 Docker 时，如果开发完毕一个项目，需要打包成 war 或者 jar 包。然后在服务器上进行各种环境的安装、配置以及应用程序维护，比如：JDK、Tomcat、数据库等。而且，上述的配置在开发环境、测试服务器、生产服务器（通常会有很多个），都需要进行一遍同样的操作，工作量相当繁重。在使用了 Docker 之后，我们可以自己创建一个空的镜像从头构建，也可以使用公共仓库中已经构建好的镜像，直接使用。当需要在不同环境中进行部署时，直接使用构建好的镜像即可，一次构建，多环境多次使用，方便快捷：

总的来说，Docker 具有以下优势：

• 更高效地利用系统资源；
• 更快的启动时间；
• 一致的运行环境；
• 持续交付和部署；
• 更轻松迁移；
• 更轻松的维护和拓展；

4. Docker VS 虚拟机

  Docker 容器与虚拟机很相似，但它们之间又有着很大的区别。

  虚拟机是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。创建虚拟机时，会将实体机的部分硬盘和内存容量作为虚拟机的硬盘和内存，每个虚拟机都有独立的硬盘和操作系统，可以像使用实体机一样对虚拟机进行操作。因此，虚拟机会消耗大量系统资源和开销，尤其是当多个虚拟机在同一物理服务器上运行时，每个虚拟机都有自己的子操作系统，大量精力以及资源被用于虚拟化的部署和运行上。

  Docker 容器虽然功能上类似于虚拟机，但容器并不是完整的操作系统，通常只包含必要的操作系统包和应用程序，这就是它们轻量级的原因。在一个机器上，十几个甚至几十个容器共享一个操作系统核心，占用资源少，启动速度快。并且容器都完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口，保证了系统的安全性和稳定性。Docker 允许用户将基础设施中的应用单独分割出来，形成更小的部分容器，从而提高软件交付速度。

  由此可以看出，传统的虚拟机是在宿主机之上，又添加了一个新的操作系统，这就导致了虚拟机的臃肿，不适合迁移。而 Docker 是直接寄存在宿主机上，避免了大部分虚拟机带来的困扰。Docker 是一个黑盒的进程，区别于传统的进程，Docker 可以独立出一个自己的空间，不会使得在 Docker 中的行为以及变量溢出到宿主机上。

  容器与虚拟机的各项对比如下：

二. 环境检查

1. Ctrl+Shift+Esc 打开任务管理器确保 CPU 的虚拟化已启用：
   

2. 打开：控制面板->程序->程序和功能->启用或关闭 Windows 功能，打开 “适用于 Linux 的 Windows 子系统” 和 “虚拟机平台”：
   
   点击 “确定” 后等待搜索完命令后需要 重启；

三. 安装 WSL + Ubuntu

1. 搜索 Windows PowerShell，用管理员权限打开，执行 wsl --install 指令下载 wsl：
   

2. 在 Microsoft Store 中下载 Ubuntu 22.04.2 LTS，这种方法比 Windows PowerShell 中安装更快，还可以省去 wsl 装 Ubuntu 后需要 20.04 转 22.04 的操作；

3. 下载完 Ubuntu 后直接打开会出现问题，需要先下载内核：https://aka.ms/wsl2kernel，下载完成后双击安装即可；

4. 安装好内核后再打开 Ubuntu，可以设置用户名和密码：
   
   Ubuntu 22.04.2 LTS 中只接受 包含小写字母、数字和特定字符 的 UNIX 用户名，不然就会报错：
   
   后续输入密码时请切换成 英文输入法，否则会出错！

5. 设置密码后，WSL + Ubuntu 安装完成：
   

6. 由于 Ubuntu 中经常用到 CMake 工具，顺手装上：

   # 添加 Kitware APT 仓库到系统中方便地获取 CMake
   wget -O - https://apt.kitware.com/keys/kitware-archive-latest.asc 2>/dev/null | sudo apt-key add -
   sudo apt-add-repository 'deb https://apt.kitware.com/ubuntu/ jammy main'
   # 更新软件包列表
   sudo apt update
   # 安装最新的 CMake 版本
   sudo apt install cmake
   # 安装成功后可以查看 CMake 版本号
   cmake --version
   1
   2
   3
   4
   5
   6
   7
   8
   9

   注意，第二条指令中的 jammy 是 Ubuntu 22.04 的版本代号，其他版本的代号可以使用指令 lsb_release -cs 得到；

7. 以及 python：

   # 更新系统软件包
   sudo apt update
   sudo apt upgrade
   # 安装 python3
   sudo apt install python3
   # 安装成功后可以查看 python 版本号
   python3
   1
   2
   3
   4
   5
   6
   7

四. 安装 Docker

1. 在 VS Code 的扩展中安装 WSL，安装成功后在远程资源管理器中选择 Ubuntu-22.04 连接到 WSL：
   
   连接到 WSL 后可以看到这是运行在 Ubuntu 上的；

2. 在 WSL 终端使用 sudo apt-get install apt-transport-https ca-certificates curl gnupg2 software-properties-common 指令安装 Ubuntu 常用的软件包和依赖项。安装时需要输入密码，切记要 切换成英文输入法，否则密码错误！如果密码忘记了可以参考 windows系统下的ubuntu子系统（WSL）忘记密码的解决方案；

3. 使用 curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg 指令在 Ubuntu 系统上添加 Docker 的官方 GPG 密钥；使用 echo \ "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/docker-ce/linux/ubuntu \ $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null 指令向 /etc/apt/sources.list.d/docker.list 文件中写入 Docker 软件源的配置；

4. 更新软件包：sudo apt-get update；

5. 安装 Docker：sudo apt-get install docker-ce 或者 sudo apt install docker.io；
   
   至此 Docker 安装完成，可以使用 docker version 指令验证 Docker 是否已正确安装并能正常工作。但为了能够在 Linux 中不通过 root 用户（sudo）就能直接访问 Docker，以及在运行于用户权限的 VSCode 中直接使用 Docker，还需要配置 Docker 组的用户权限；

6. 配置 Docker 的用户组权：sudo usermod -aG docker $USER，newgrp docker，然后 重启电脑，否则后面将无法执行 docker 的指令；

7. 在 VS Code 中安装 Docker 和 Dev Container 扩展，然后关闭全部 VS Code 窗口；

8. 打开 Windows PowerShell 切换操作系统至 Ubuntu 界面：
   

9. 输入 newgrp docker，code，可自行打开 VS Code 窗口：
   

10. 连接 WSL，查看 Docker 状态：
    
    
    发现 Docker 没有自动打开，需要手动关闭后再打开；

11. Windows PowerShell 中输入 wsl --shutdown，然后关闭所有命令行，并重新加载 Ubuntu 上的 VS Code 窗口；

12. 在 Ubuntu 上的 VS Code 终端输入 sudo service docker start，docker ps 后发现 Docker Daemon 没有启动。如果出现 docker: unrecognized service 的报错，请重启电脑；

13. 执行以下命令：

    sudo apt install iptables
    sudo update-alternatives --set iptables /usr/sbin/iptables-legacy
    sudo update-alternatives --set ip6tables /usr/sbin/ip6tables-legacy
    sudo service docker start
    1
    2
    3
    4

    
    
    如上图则表示 Docker 启动成功！

五. Docker 的使用

1. 基础命令

• 启动 Docker：systemctl start docker；
• 关闭 Docker：systemctl stop docker；
• 重启 Docker：systemctl restart docker；
• 设置自启动：systemctl enable docker；
• 查看运行状态：systemctl status docker；
• 查看版本号：docker version；

2. 镜像命令

• 拉取镜像：docker pull 镜像名[:tag] （tag 为版本号）；
• 运行镜像：docker run 镜像名；
• 删除镜像：docker rmi -f 镜像名/镜像ID；

3. 容器命令

• 运行容器：docker start 容器ID；
• 停止容器：docker stop 容器ID；
• 删除容器：docker rm -f 容器ID；
• 展示容器列表：docker ps -a；

更多 Docker 指令可参考 docker 常用命令大全。