Docker在Windows与Linux系统安装的一体化教学设计

Docker跨平台安装实训课程设计

一、课程定位

本实训课程面向计算机应用技术、云计算技术与应用等专业学生，通过对比学习Docker在Windows和Linux两大主流操作系统上的安装与配置方法，帮助学生掌握容器化技术的基础环境搭建能力，为后续的容器管理、应用部署等学习奠定基础。

二、教学目标

1. 知识目标

• 理解Docker的核心概念与价值：包括容器与虚拟机的区别、容器化的优势（如轻量性、可移植性、一致性）。
• 掌握Docker的基本架构与组件：了解Docker Engine（含Docker Daemon和Docker Client）、Docker镜像、容器、仓库(Registry)的基本概念和工作原理。
• 理解不同操作系统下的安装原理：
  • 在Windows上：理解Docker Desktop的工作原理，及其与WSL 2（Windows Subsystem for Linux 2）或Hyper-V的依赖关系。
  • 在Linux上：理解直接在本机Linux内核上运行Docker引擎的特点，以及使用官方仓库安装的重要性。
• 了解安装后的基本配置：如国内镜像加速的配置意义、用户权限管理（Linux下）。

2. 技能目标

• 能够独立完成系统环境预检查：包括Windows系统版本与虚拟化支持检查、Linux内核版本检查。
• 能够熟练在Windows和Linux操作系统上安装Docker：
  • Windows：能通过Docker Desktop安装包正确安装并配置Docker，并选择使用WSL 2后端或Hyper-V后端。
  • Linux (以Ubuntu为例)：能通过命令行添加Docker官方仓库，并使用apt包管理工具安装Docker CE（社区版）。
• 能够进行安装后的基本配置与验证：
  • 在Windows和Linux上均能配置Docker国内镜像加速器以提升下载速度。
  • 在Linux上，能够将普通用户加入docker组，使其无需sudo即可执行docker命令。
  • 能使用 docker --version 和 docker run hello-world 命令验证Docker引擎是否安装成功并正常运行。
• 具备初步的问题排查能力：能根据常见错误信息（如Docker daemon未启动、权限不足、无法下载镜像等）进行基本的诊断和解决。

三、实训环境要求

四、实训步骤与实操指导

阶段一：Windows系统安装Docker

步骤1: 环境预检

1. 确认Windows版本：设置 → 系统 → 关于，确认操作系统版本与版本号（需为1607或更高版本的Win10专业版、企业版或教育版）。
2. 开启虚拟化：
   • 重启电脑进入BIOS/UEFI设置（按键因主板而异，常为F2、Del、F10等）。
   • 在CPU配置或安全设置中，开启 Intel Virtualization Technology (VT-x) 或 AMD-V。
   • 保存设置并重启。
3. 确认虚拟化已启用：
   • 重启后，按 Ctrl+Shift+Esc 打开任务管理器。
   • 切换到“性能”选项卡，在CPU部分查看 “虚拟化：已启用”。

步骤2: 安装WSL 2（推荐后端）

1. 以管理员身份打开 PowerShell。
2. 执行以下命令启用WSL功能并安装Linux内核更新：

   wsl --install
   

   • 此命令通常会默认安装Ubuntu发行版。安装完成后，根据提示为WSL Linux系统设置用户名和密码。
3. 重启计算机。

步骤3: 下载并安装Docker Desktop

1. 访问 Docker 官方网站的下载页面（https://www.docker.com/products/docker-desktop ），下载 Docker Desktop for Windows 安装程序。
2. 双击下载的 Docker Desktop Installer.exe 文件。
3. 在安装向导中，确保勾选“使用WSL 2而非Hyper-V”的选项（根据Docker Desktop版本和系统环境，选项描述可能略有不同）。
4. 按照提示完成安装，安装完成后重启电脑。

步骤4: 验证安装与基本配置

1. 启动Docker Desktop：从开始菜单启动Docker Desktop。系统托盘出现鲸鱼图标表示正在运行。
2. 验证安装：
   • 打开 PowerShell 或命令提示符。
   • 运行 docker --version 查看Docker版本信息。
   • 运行 docker run hello-world。此命令会下载测试镜像并运行容器，若输出"Hello from Docker!"等提示信息，则表明安装成功。
3. (可选)配置国内镜像加速器：
   • 右键点击系统托盘Docker图标 → 选择 “Settings” → 选择 “Docker Engine”。
   • 在配置文件中添加或修改 registry-mirrors 项，例如：

     {
       "registry-mirrors": [
         "https://registry.docker-cn.com",
         "https://hub-mirror.c.163.com"
       ]
     }
     

   • 点击 “Apply & Restart”。

阶段二：Linux系统（Ubuntu）安装Docker

步骤1: 环境预检与清理

1. 更新软件包索引：

   sudo apt update
   

2. 卸载可能的旧版本Docker（避免冲突）：

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

步骤2: 设置Docker仓库并安装

1. 安装依赖包，允许apt通过HTTPS使用仓库：

   sudo apt install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release
   

2. 添加Docker官方GPG密钥：

   sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
   curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
   

3. 设置稳定版仓库：

   echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/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
   

4. 更新apt包索引（包含新添加的Docker仓库）：

   sudo apt update
   

5. 安装Docker Engine:

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

步骤3: 启动Docker并配置用户权限

1. 启动Docker服务并设置开机自启：

   sudo systemctl start docker
   sudo systemctl enable docker
   

2. 验证Docker服务状态：

   sudo systemctl status docker
   

   • 若状态为 active (running)，则说明服务已成功启动。
3. 将当前用户加入docker组（避免每次使用sudo）：

   sudo usermod -aG docker $USER
   

   • 重要：注销当前用户并重新登录，或运行 newgrp docker，以使组权限更改生效。

步骤4: 验证安装与基本配置

1. 验证安装：

   docker --version
   docker run hello-world
   

   • 成功运行 hello-world 容器是验证安装正确的最关键步骤。
2. (可选)配置国内镜像加速器：
   • 创建或编辑 /etc/docker/daemon.json 文件：

     sudo nano /etc/docker/daemon.json
     

   • 添加以下内容（可替换为其他国内镜像源）：

     {
       "registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com", "https://hub-mirror.c.163.com"]
     }
     

   • 保存并退出，然后重启Docker服务：

     sudo systemctl restart docker
     

五、考核标准

六、常见问题排查（供参考）

• Windows：Docker Desktop无法启动，提示“Docker Engine stopped”
  • 排查：确认BIOS中虚拟化已开启；在“启用或关闭Windows功能”中确保“Hyper-V”、“Windows虚拟机监控程序平台”、“适用于Linux的Windows子系统”已勾选。
• Linux：运行docker命令提示权限拒绝（Permission denied）
  • 排查：确保已执行 sudo usermod -aG docker $USER 后已注销并重新登录。
• 通用：docker run hello-world 无法下载镜像
  • 排查：检查网络连接；尝试配置国内镜像加速器。