如何在 Ubuntu 上使用 Docker：安装、镜像、Dockerfile 与优化完整指南

1 1. 介绍
2 2. 在 Ubuntu 上安装 Docker
- 2.1 使用官方仓库安装 Docker
- 2.2 安装后的初始设置
3 3. Docker 镜像的基本操作
4 4. 使用 Dockerfile 创建自定义镜像
5 5. 在 Ubuntu 容器中设置日语环境
6 6. 优化和最小化 Docker 镜像
7 7. 实践示例：在 Ubuntu 容器中进行应用开发
- 7.1 设置 Python 开发环境
- 7.2 设置 Node.js 开发环境
8 8. 常见问题与故障排除

1. 介绍

什么是 Docker？

Docker 是一个基于容器虚拟化技术的平台，用于高效地开发、分发和运行应用程序。与传统的虚拟机（VM）不同，容器共享宿主操作系统内核，从而实现更快的启动速度和更低的资源消耗。

在 Ubuntu 上使用 Docker 的优势

Ubuntu 是与 Docker 兼容性极强的 Linux 发行版之一。主要原因包括：

官方支持：Docker 官方支持 Ubuntu，可通过官方仓库轻松安装。
稳定的包管理：Ubuntu 的 APT 包管理器使版本管理变得简洁明了。
广泛的社区支持：Ubuntu 拥有庞大的全球用户群，遇到问题时更容易获得帮助和解决方案。

本文将教您什么

本指南将逐步讲解以下内容：

如何在 Ubuntu 上安装 Docker
Docker 镜像的基本操作
使用 Dockerfile 创建自定义镜像
在 Ubuntu 容器中设置日语语言环境
优化与精简 Docker 镜像
在 Ubuntu 容器内开发应用程序
常见错误及排查方法

本文内容适用于初学者和高级，您可以在任何阶段参考使用。

2. 在 Ubuntu 上安装 Docker

使用官方仓库安装 Docker

在 Ubuntu 中，您可以通过官方仓库轻松安装 Docker。请按照以下步骤配置环境。

1. 移除已有的 Docker 包

Ubuntu 可能已预装名为 docker.io 的软件包，该版本可能较旧。请在安装最新 Docker 之前将其移除。

sudo apt remove docker docker-engine docker.io containerd runc

2. 安装所需依赖包

在安装前先安装依赖软件包。

sudo apt update
sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

3. 添加官方 Docker 仓库

添加 Docker 官方的 GPG 密钥并配置仓库地址。

curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

4. 安装 Docker

添加仓库后，安装 Docker 软件包。

sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

5. 验证安装

通过显示版本信息来检查 Docker 是否已正确安装。

docker --version

安装后的初始设置

1. 启动并启用 Docker 服务

启动 Docker 服务并设置开机自启。

sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker

2. 允许非 root 用户运行 Docker

默认情况下，仅 root 用户可以运行 Docker。请为普通用户授予 Docker 命令执行权限。

sudo usermod -aG docker $USER

注销并重新登录以使更改生效。

3. 测试 Docker 运行情况

使用普通用户账户运行 hello-world 容器进行测试。

docker run hello-world

如果输出中包含 “Hello from Docker!” 则说明安装成功。

3. Docker 镜像的基本操作

什么是 Docker 镜像？

Docker 镜像相当于创建容器的模板。使用基于 Ubuntu 的 Docker 镜像，您可以快速启动一个 Ubuntu 环境。

从 Docker Hub 拉取 Ubuntu 镜像

Docker Hub 提供大量官方 Docker 镜像。要下载 Ubuntu 镜像，请执行以下命令：

docker pull ubuntu

启动与停止容器

使用已下载的 Ubuntu 镜像启动：

docker run -it ubuntu bash

这会在 Ubuntu 容器中打开一个 shell，允许您在其中操作。

列出容器

显示正在运行的容器：

docker ps

显示所有容器，包括已停止的容器：

docker ps -a

停止和移除容器

停止一个正在运行的容器：

docker stop [container ID or name]

移除一个不必要的容器：

docker rm [container ID or name]

管理 Docker 镜像

列出已下载的 Docker 镜像：

docker images

移除一个镜像：

docker rmi [image ID]

4. 使用 Dockerfile 创建自定义镜像

什么是 Dockerfile？

Dockerfile 是一个用于构建 Docker 镜像的配置文件。根据 Dockerfile 中编写的指令，您可以创建自定义的 Docker 镜像。这允许您统一开发环境或创建包含所需软件包的镜像。

Dockerfile 的基本语法

Dockerfile 通常包括以下命令：

Command	Description
`FROM`	Specifies the base image
`RUN`	Executes commands to build the image
`COPY`	Copies files into the container
`WORKDIR`	Sets the working directory
`CMD`	Default command executed when the container starts
`ENTRYPOINT`	Defines the entry point of the container

创建基于 Ubuntu 的自定义镜像

按照以下步骤创建基于 Ubuntu 的自定义 Docker 镜像。

1. 创建工作目录

首先，创建一个新的项目目录并进入其中。

mkdir my-ubuntu-image
cd my-ubuntu-image

2. 创建 Dockerfile

在目录中创建一个 Dockerfile 并写入以下内容：

# Base Ubuntu official image
FROM ubuntu:latest

# Maintainer information (optional)
LABEL maintainer="your-email@example.com"

# Update package list and install basic tools
RUN apt update && apt install -y curl vim git

# Set working directory
WORKDIR /workspace

# Default command when the container starts
CMD ["bash"]

3. 构建 Docker 镜像

从您的 Dockerfile 构建自定义镜像：

docker build -t my-ubuntu-image .

-t 选项为镜像分配一个名称。

4. 验证镜像

检查您新构建的镜像：

docker images

5. 运行容器

从自定义镜像启动一个容器：

docker run -it my-ubuntu-image

此镜像包含诸如 curl 和 vim 等工具。

5. 在 Ubuntu 容器中设置日语环境

默认的 Ubuntu 镜像使用英语环境。要使用日语，需要进行额外的配置。

设置日语 Locale

要在 Ubuntu 容器中启用日语显示和输入，请安装日语 locale。

1. 安装所需软件包

apt update
apt install -y language-pack-ja locales

2. 配置 Locale

生成并应用 locale：

locale-gen ja_JP.UTF-8
update-locale LANG=ja_JP.UTF-8

3. 应用设置

export LANG=ja_JP.UTF-8

设置日语输入

要在终端中输入日语字符，请安装 ibus-mozc：

apt install -y ibus-mozc

如果使用 GUI 应用程序，请添加以下环境变量：

export GTK_IM_MODULE=ibus
export XMODIFIERS=@im=ibus
export QT_IM_MODULE=ibus

使用 GUI 应用程序

要在 Docker 容器中运行 GUI 应用程序，请在主机上使用 X 服务器。

使用启用 X11 运行容器：

docker run -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix my-ubuntu-image

6. 优化和最小化 Docker 镜像

Docker 镜像可以进行优化，以提高容器启动速度并减少存储使用量。以下是创建轻量级镜像的几种技术。

如何创建基于 Ubuntu 的轻量级镜像

默认的 ubuntu:latest 镜像相对较大。使用更轻量级的选项如 ubuntu:minimal 可以帮助减少容器大小。

FROM ubuntu:minimal

另一个选项是使用 Alpine Linux，它比 Ubuntu 小得多。

FROM alpine:latest
RUN apk add --no-cache bash curl

使用 Alpine 可以将镜像大小减少数百兆字节。

通过移除不必要的文件来减少镜像大小

您可以通过删除 apt-get 创建的非必要缓存文件来减小镜像大小。

RUN apt update && apt install -y curl vim \
    && apt clean \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*

具体而言，rm -rf /var/lib/apt/lists/* 命令会删除软件包列表和未使用的数据。

使用多阶段构建

多阶段构建允许您仅在构建过程中使用工具，同时保持最终镜像的轻量化。

FROM ubuntu as builder
RUN apt update && apt install -y gcc

FROM ubuntu:minimal
COPY --from=builder /usr/bin/gcc /usr/bin/gcc

这样，您就可以避免在最终镜像中包含开发工具，从而显著减小体积。

7. 实践示例：在 Ubuntu 容器中进行应用开发

本节介绍如何在 Ubuntu 容器内部署开发环境。

设置 Python 开发环境

创建以下 Dockerfile，以在 Ubuntu 容器中搭建 Python 开发环境：

FROM ubuntu:latest
RUN apt update && apt install -y python3 python3-pip
CMD ["python3"]

构建镜像并运行容器：

docker build -t python-dev .
docker run -it python-dev

该环境允许您使用 python3 命令进行脚本开发和测试。

设置 Node.js 开发环境

要搭建 Node.js 开发环境，请使用以下 Dockerfile：

FROM ubuntu:latest
RUN apt update && apt install -y nodejs npm
CMD ["node"]

构建并运行容器：

docker build -t node-dev .
docker run -it node-dev

该环境支持使用 node 命令执行 JavaScript 并进行应用开发。

8. 常见问题与故障排除

使用 Docker 可能会遇到各种问题。以下是常见问题及典型解决方案。

Docker 与虚拟机的区别

Docker：共享宿主操作系统内核，轻量且容器启动快速。
虚拟机 (VM)：每个虚拟机都包含完整的操作系统，导致资源占用更高且启动较慢。

Docker 在资源优化方面表现出色，适用于开发环境和自动化部署。

在 Ubuntu 容器中持久化数据

要在容器停止后仍保留数据，请使用 卷挂载：

docker run -v my_data:/data ubuntu

即使容器被删除，存储在 my_data 卷中的数据仍可重复使用。

常见错误及解决方案

1. `permission denied` 错误

如果在尝试运行 Docker 时看到 permission denied，可能是因为您的用户未加入 docker 组。

将用户添加到 Docker 组：

sudo usermod -aG docker $USER