Docker在Windows與Linux系統安裝的一體化教學設計

Docker跨平臺安裝實訓課程設計

一、課程定位

本實訓課程面向計算機應用技術、云計算技術與應用等專業學生，通過對比學習Docker在Windows和Linux兩大主流操作系統上的安裝與配置方法，幫助學生掌握容器化技術的基礎環境搭建能力，為后續的容器管理、應用部署等學習奠定基礎。

二、教學目標

1. 知識目標

  • 理解Docker的核心概念與價值：包括容器與虛擬機的區別、容器化的優勢（如輕量性、可移植性、一致性）。
  • 掌握Docker的基本架構與組件：了解Docker Engine（含Docker Daemon和Docker Client）、Docker鏡像、容器、倉庫(Registry)的基本概念和工作原理。
  • 理解不同操作系統下的安裝原理：
    • 在Windows上：理解Docker Desktop的工作原理，及其與WSL 2（Windows Subsystem for Linux 2）或Hyper-V的依賴關系。
    • 在Linux上：理解直接在本機Linux內核上運行Docker引擎的特點，以及使用官方倉庫安裝的重要性。
  • 了解安裝后的基本配置：如國內鏡像加速的配置意義、用戶權限管理（Linux下）。

2. 技能目標

  • 能夠獨立完成系統環境預檢查：包括Windows系統版本與虛擬化支持檢查、Linux內核版本檢查。
  • 能夠熟練在Windows和Linux操作系統上安裝Docker：
    • Windows：能通過Docker Desktop安裝包正確安裝并配置Docker，并選擇使用WSL 2后端或Hyper-V后端。
    • Linux (以Ubuntu為例)：能通過命令行添加Docker官方倉庫，并使用apt包管理工具安裝Docker CE（社區版）。
  • 能夠進行安裝后的基本配置與驗證：
    • 在Windows和Linux上均能配置Docker國內鏡像加速器以提升下載速度。
    • 在Linux上，能夠將普通用戶加入docker組，使其無需sudo即可執行docker命令。
    • 能使用 docker --version 和 docker run hello-world 命令驗證Docker引擎是否安裝成功并正常運行。
  • 具備初步的問題排查能力：能根據常見錯誤信息（如Docker daemon未啟動、權限不足、無法下載鏡像等）進行基本的診斷和解決。

三、實訓環境要求

組件Windows平臺要求Linux平臺要求
操作系統Windows 10 64位：專業版、企業版或教育版（版本1607或更高）Ubuntu 20.04 LTS 或更新版本（或其他主流Linux發行版）
虛擬化支持需在BIOS/UEFI中啟用硬件虛擬化（Intel VT-x/AMD-V），且任務管理器中確認“虛擬化：已啟用”內核版本需高于3.10
內存建議4GB或以上建議2GB或以上
存儲充足磁盤空間充足磁盤空間
網絡穩定的互聯網連接穩定的互聯網連接
其他依賴對于Windows 10，推薦使用WSL 2作為后端需具備sudo權限的用戶賬戶

四、實訓步驟與實操指導

階段一：Windows系統安裝Docker

步驟1: 環境預檢
  1. 確認Windows版本：設置 → 系統 → 關于，確認操作系統版本與版本號（需為1607或更高版本的Win10專業版、企業版或教育版）。
  2. 開啟虛擬化：
    • 重啟電腦進入BIOS/UEFI設置（按鍵因主板而異，常為F2、Del、F10等）。
    • 在CPU配置或安全設置中，開啟 Intel Virtualization Technology (VT-x) 或 AMD-V。
    • 保存設置并重啟。
  3. 確認虛擬化已啟用：
    • 重啟后，按 Ctrl+Shift+Esc 打開任務管理器。
    • 切換到“性能”選項卡，在CPU部分查看 “虛擬化：已啟用”。
步驟2: 安裝WSL 2（推薦后端）
  1. 以管理員身份打開 PowerShell。
  2. 執行以下命令啟用WSL功能并安裝Linux內核更新：
    wsl --install
    • 此命令通常會默認安裝Ubuntu發行版。安裝完成后，根據提示為WSL Linux系統設置用戶名和密碼。
  3. 重啟計算機。
步驟3: 下載并安裝Docker Desktop
  1. 訪問 Docker 官方網站的下載頁面（https://www.docker.com/products/docker-desktop ），下載 Docker Desktop for Windows 安裝程序。
  2. 雙擊下載的 Docker Desktop Installer.exe 文件。
  3. 在安裝向導中，確保勾選“使用WSL 2而非Hyper-V”的選項（根據Docker Desktop版本和系統環境，選項描述可能略有不同）。
  4. 按照提示完成安裝，安裝完成后重啟電腦。
步驟4: 驗證安裝與基本配置
  1. 啟動Docker Desktop：從開始菜單啟動Docker Desktop。系統托盤出現鯨魚圖標表示正在運行。
  2. 驗證安裝：
    • 打開 PowerShell 或命令提示符。
    • 運行 docker --version 查看Docker版本信息。
    • 運行 docker run hello-world。此命令會下載測試鏡像并運行容器，若輸出"Hello from Docker!"等提示信息，則表明安裝成功。
  3. (可選)配置國內鏡像加速器：
    • 右鍵點擊系統托盤Docker圖標 → 選擇 “Settings” → 選擇 “Docker Engine”。
    • 在配置文件中添加或修改 registry-mirrors 項，例如：
      {"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com","https://hub-mirror.c.163.com"]
}
    • 點擊 “Apply & Restart”。

階段二：Linux系統（Ubuntu）安裝Docker

步驟1: 環境預檢與清理
  1. 更新軟件包索引：
    sudo apt update
  2. 卸載可能的舊版本Docker（避免沖突）：
    sudo apt remove docker docker-engine docker.io containerd runc
步驟2: 設置Docker倉庫并安裝
  1. 安裝依賴包，允許apt通過HTTPS使用倉庫：
    sudo apt install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release
  2. 添加Docker官方GPG密鑰：
    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. 設置穩定版倉庫：
    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倉庫）：
    sudo apt update
  5. 安裝Docker Engine:
    sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin
步驟3: 啟動Docker并配置用戶權限
  1. 啟動Docker服務并設置開機自啟：
    sudo systemctl start docker
sudo systemctl enable docker
  2. 驗證Docker服務狀態：
    sudo systemctl status docker
    • 若狀態為 active (running)，則說明服務已成功啟動。
  3. 將當前用戶加入docker組（避免每次使用sudo）：
    sudo usermod -aG docker $USER
    • 重要：注銷當前用戶并重新登錄，或運行 newgrp docker，以使組權限更改生效。
步驟4: 驗證安裝與基本配置
  1. 驗證安裝：
    docker --version
docker run hello-world
    • 成功運行 hello-world 容器是驗證安裝正確的最關鍵步驟。
  2. (可選)配置國內鏡像加速器：
    • 創建或編輯 /etc/docker/daemon.json 文件：
      sudo nano /etc/docker/daemon.json
    • 添加以下內容（可替換為其他國內鏡像源）：
      {"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com", "https://hub-mirror.c.163.com"]
}
    • 保存并退出，然后重啟Docker服務：
      sudo systemctl restart docker

五、考核標準

考核維度評價標準分值比重
操作規范性是否嚴格遵循操作步驟，環境檢查是否充分，安裝過程是否無誤。30%
功能實現度Docker在Windows和Linux系統上是否均成功安裝，并能通過 hello-world 驗證。40%
問題解決能力對安裝過程中出現的常見問題（如虛擬化未開啟、權限不足、網絡問題）能否進行有效排查和解決。20%
實訓報告與反思實訓報告記錄是否清晰、完整，能否準確描述步驟、分析問題并總結跨平臺安裝的異同點。10%

六、常見問題排查（供參考）

  • Windows：Docker Desktop無法啟動，提示“Docker Engine stopped”
    • 排查：確認BIOS中虛擬化已開啟；在“啟用或關閉Windows功能”中確保“Hyper-V”、“Windows虛擬機監控程序平臺”、“適用于Linux的Windows子系統”已勾選。
  • Linux：運行docker命令提示權限拒絕（Permission denied）
    • 排查：確保已執行 sudo usermod -aG docker $USER 后已注銷并重新登錄。
  • 通用：docker run hello-world 無法下載鏡像
    • 排查：檢查網絡連接；嘗試配置國內鏡像加速器。

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