Docker for Windows 完整教程

目录

1. 前置条件：你需要什么？
2. 第一步：安装 Docker Desktop for Windows
3. 第二步：验证安装与配置
4. 第三步：核心概念快速入门
   • 镜像
   • 容器
   • Dockerfile
5. 第四步：实战演练 - 部署一个 Nginx 网站
6. 第五步：实战演练 - 构建一个自定义 Web 应用
   • 创建一个简单的 Node.js 应用
   • 编写 Dockerfile
   • 构建镜像
   • 运行容器
7. 第六步：常用 Docker 命令速查
8. 第七步：Docker Compose 简介（多容器应用）
9. 常见问题与解决方案

前置条件：你需要什么？

在安装 Docker 之前，请确保你的 Windows 系统满足以下要求：

• 操作系统版本：
  • Windows 10 64-bit: Pro, Enterprise, or Education (Build 16299 or higher)
  • Windows 11 64-bit: Home, Pro, Enterprise, or Education
• 硬件要求：
  • CPU：支持虚拟化技术，这通常在 BIOS 中默认开启，但某些情况下可能需要手动检查。
  • 内存：至少 4GB RAM，推荐 8GB 或更多。
  • 硬盘空间：至少 20GB 可用空间。
• 虚拟化技术：
  • Hyper-V：Docker for Windows 依赖于 Hyper-V 来创建轻量级的虚拟机（Linux VM）来运行容器，Windows 10/11 的专业版和企业版通常默认包含 Hyper-V。
  • WSL 2 (Windows Subsystem for Linux 2)：这是 Docker Desktop 的推荐后端，它提供了一个完整的 Linux 内核，性能更好，与 Windows 文件系统集成更紧密，WSL 2 通常会随 Docker Desktop 自动安装和配置。

如何检查 Hyper-V 是否已启用？

1. 打开“控制面板” -> “程序” -> “程序和功能” -> “启用或关闭 Windows 功能”。
2. 在列表中勾选 “Hyper-V” 和 “适用于 Linux 的 Windows 子系统”。
3. 点击“确定”，系统会自动重启并安装所需组件。

第一步：安装 Docker Desktop for Windows

Docker for Windows 现在被称为 Docker Desktop，安装过程非常简单。

1. 下载安装程序

   • 访问 Docker 官网下载页面：https://www.docker.com/products/docker-desktop/
   • 点击 "Download for Windows" 下载 .exe 安装文件。

2. 运行安装程序

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 双击下载的 Docker Desktop Installer.exe 文件。
   • 按照安装向导的提示进行操作,通常只需一路点击 "Next" 或 "OK" 即可。

3. 启动 Docker Desktop

   • 安装完成后,Docker Desktop 会自动启动，你会在 Windows 任务栏的右下角看到 Docker 的鲸鱼图标。
   • 首次启动时，Docker 可能需要下载一些初始组件（如 Linux 内镜），这需要一些时间，请耐心等待。

第二步：验证安装与配置

当 Docker 图标从静止变为活动状态（或显示绿色的对勾）时，表示 Docker 服务已成功启动。

1. 打开命令行工具

   • 打开 PowerShell 或 命令提示符 (CMD)。

2. 运行 docker version 命令

   
   （图片来源网络，侵删）

   docker version

   如果安装成功,你将看到客户端和服务端的版本信息，表明 Docker 可以与守护进程通信。

3. 运行 docker run hello-world 命令

   docker run hello-world

   这个命令会从 Docker Hub 下载一个 hello-world 镜像，并在容器中运行它，如果一切正常，你会看到一条欢迎消息，这证明了你的 Docker 环境已经完全可用。

第三步：核心概念快速入门

在开始实战前,理解这三个核心概念至关重要。

• 镜像

  • 是什么：一个只读的模板，用来创建容器，可以把它想象成一个虚拟机的快照或安装光盘的 ISO 文件。
  • 特点：包含了运行某个应用所需的所有代码、运行时、库、环境变量和配置文件。
  • 来源：可以从 Docker Hub 这样的公共仓库拉取，也可以自己创建。

• 容器

  • 是什么：镜像的运行实例，它是轻量级、可移植、自包含的执行环境。
  • 特点：一个镜像可以运行多个容器，每个容器都是相互隔离的，拥有自己的文件系统、进程空间和网络栈。
  • 类比：如果镜像是“蓝图”，那么容器就是“根据蓝图建造好的房子”。

• Dockerfile

  • 是什么：一个文本文件，包含了构建 Docker 镜像所需的所有指令。
  • 作用：它记录了如何从一个基础镜像开始，一步步添加代码、安装依赖、配置环境，最终创建出你所需的自定义镜像，这确保了构建过程的自动化和可重复性。

第四步：实战演练 - 部署一个 Nginx 网站

让我们用最简单的方式体验 Docker：直接运行一个现成的 Nginx Web 服务器。

1. 运行 Nginx 容器 在 PowerShell 中执行以下命令：

   docker run --name my-web-server -d -p 8080:80 nginx

   • --name my-web-server：给容器起一个容易记的名字。
   • -d：在后台（Detached mode）运行容器。
   • -p 8080:80：将主机的 8080 端口映射到容器的 80 端口，这样你就可以通过 http://localhost:8080 访问 Nginx 服务。
   • nginx：要运行的镜像名称。

2. 验证容器是否运行

   docker ps

   你应该能看到 my-web-server 容器正在运行。

3. 访问网站 打开你的浏览器，访问 http://localhost:8080，你应该能看到 Nginx 的欢迎页面。

4. 停止并删除容器 当你使用完后，可以清理掉这个容器。

   • 停止容器：

     docker stop my-web-server

   • 删除容器：

     docker rm my-web-server

第五步：实战演练 - 构建一个自定义 Web 应用

我们来构建自己的应用并为其创建 Docker 镜像，我们将创建一个简单的 Node.js "Hello World" 应用。

A. 创建一个简单的 Node.js 应用

1. 创建一个项目文件夹：

   mkdir my-docker-app
   cd my-docker-app

2. 创建 package.json 文件： 在 my-docker-app 文件夹中，创建一个名为 package.json 的文件，内容如下：

   {
     "name": "my-docker-app",
     "version": "1.0.0",
     "description": "A simple Node.js app for Docker",
     "main": "server.js",
     "scripts": {
       "start": "node server.js"
     },
     "author": "",
     "license": "ISC"
   }

3. 创建 server.js 文件： 在同一文件夹下，创建 server.js如下：

   const http = require('http');
   const hostname = '0.0.0.0'; // 监听所有网络接口，以便从容器外部访问
   const port = 3000;
   const server = http.createServer((req, res) => {
     res.statusCode = 200;
     res.setHeader('Content-Type', 'text/plain');
     res.end('Hello from Docker!\n');
   });
   server.listen(port, hostname, () => {
     console.log(`Server running at http://${hostname}:${port}/`);
   });

B. 编写 Dockerfile

在 my-docker-app 文件夹中，创建一个名为 Dockerfile（没有后缀名）的文件，内容如下：

# 1. 使用官方的 Node.js 镜像作为基础镜像
# alpine 是一个轻量级的 Linux 发行版
FROM node:18-alpine
# 2. 在容器内创建一个工作目录
WORKDIR /usr/src/app
# 3. 将 package.json 和 package-lock.json (如果存在) 复制到工作目录
# 这一步可以充分利用 Docker 的缓存机制
COPY package*.json ./
# 4. 运行 npm install 安装应用依赖
RUN npm install
# 5. 将应用代码（当前目录下的所有文件）复制到工作目录
COPY . .
# 6. 暴露容器将要监听的端口
EXPOSE 3000
# 7. 定义容器启动时要执行的命令
# 这里相当于在容器内执行 'npm start'
CMD [ "npm", "start" ]

C. 构建镜像

在 my-docker-app 文件夹下，打开 PowerShell，执行以下命令来构建镜像：

docker build -t my-node-app .

• -t my-node-app：给镜像打上 my-node-app 的标签。
• 表示 Dockerfile 位于当前目录。

构建完成后,你可以用 docker images 命令查看新创建的镜像。

D. 运行容器

基于我们刚刚构建的镜像来运行一个容器：

docker run --name my-app-container -d -p 4000:3000 my-node-app

• -p 4000:3000：将主机的 4000 端口映射到容器的 3000 端口。

E. 验证结果

打开浏览器,访问 http://localhost:4000，你应该能看到页面显示 "Hello from Docker!"。

第六步：常用 Docker 命令速查

第七步：Docker Compose 简介

当你需要管理多个容器（例如一个 Web 服务器 + 一个数据库）时，手动使用 docker run 会变得很复杂。Docker Compose 就是解决这个问题的工具。

• 是什么：一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。
• 如何工作：你通过一个 docker-compose.yml 文件来定义你的应用服务（如 web, db），然后使用一个命令就可以启动和停止整个应用。

docker-compose.yml 示例（简化版）

version: '3.8'
services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "4000:3000"
    depends_on:
      - db
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example

• 启动所有服务：docker-compose up -d
• 停止并删除所有服务：docker-compose down

对于初学者,先掌握单容器操作，再学习 Docker Compose 会更容易。

常见问题与解决方案

• 问题：docker run 提示 docker: Error response from daemon: driver failed programming external connectivity on endpoint...

  • 原因：通常是因为 Hyper-V 或 WSL 2 配置有问题，或者端口已被其他程序占用。
  • 解决：
    1. 检查端口是否被占用：netstat -ano | findstr :8080
    2. 尝试重启 Docker Desktop。
    3. 确保 Windows 的 Hyper-V 功能已正确启用。

• 问题：Docker Desktop 启动很慢，或者一直卡在 "Starting..."。

  • 原因：可能是虚拟机磁盘空间不足，或系统资源紧张。
  • 解决：
    1. 检查 C 盘空间。
    2. 在 Docker Desktop 设置中，可以尝试切换 WSL 2 和 Hyper-V 后端（设置 -> General -> "Use the WSL 2 based engine"）。

• 问题：在 Windows 中编辑文件，容器内没有实时更新。

  • 原因：Docker 默认将文件挂载为只读。
  • 解决：在 docker run 命令中使用 -v 参数进行数据卷挂载，并确保路径正确，或者，在 Docker Desktop 设置中启用 "File sharing" 并添加你的项目目录。