📚 课程目录第3章 Docker基础

第3章：Docker基础——安装与基本命令归纳总结

好了，经过前面两章的铺垫，我们终于要开始动手了。本章的目标非常明确：在你的机器上装好Docker，并掌握那些最常用的命令。我个人觉得，这是整个课程中最“接地气”的一章——因为这些命令，你在后面的每一次实操中都会用到。

说实话，Docker刚火起来那会儿，我还在用虚拟机跑流程。每次换个环境都要重新编译依赖，那叫一个痛苦。后来切到Docker，感觉整个世界都清净了。你想想看，一个命令就能拉起一个完整的环境，多爽。

3.1 安装Docker

安装这件事，不同系统差别挺大。我这里只讲最主流的Linux环境，因为我们的Visium分析最终大概率跑在服务器上。Windows和Mac的用户也别急，Docker Desktop装起来基本是下一步下一步的事。

Linux（以Ubuntu 20.04/22.04为例）

我个人习惯用官方的apt仓库来装，这样后续更新也方便。

# 1. 卸载旧版本
sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

# 2. 更新apt包索引
sudo apt-get update

# 3. 安装依赖包
sudo apt-get install \
    ca-certificates \
    curl \
    gnupg \
    lsb-release

# 4. 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

# 5. 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

# 6. 再次更新索引，并安装Docker Engine
sudo apt-get update
sudo apt-get install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

# 7. 验证安装
sudo docker run hello-world

小提示： 如果你在国内服务器上安装，拉取官方镜像可能会很慢。建议配置镜像加速器，比如阿里云或者中科大的。我曾经因为没配镜像，等一个基础镜像下载等了半小时……嗯，那以后我再也没忘过这步。

配置镜像加速器（以阿里云为例）

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": ["https://your-mirror-id.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

注意： 上面的your-mirror-id需要替换成你自己的阿里云镜像加速器地址，每个人都不一样。登录阿里云容器镜像服务控制台就能看到。

3.2 Docker核心概念速览

在敲命令之前，我们先捋清楚三个最最核心的概念：镜像（Image）、容器（Container）和仓库（Repository）。

我建议你用面向对象编程的思路来理解：镜像就是类，容器就是实例。镜像是一个只读的模板，里面包含了运行环境的一切；容器是镜像运行后的实体，你可以对它进行增删改查，甚至把它保存成一个新的镜像。

为了方便理解，我画了一张图放在下面。这张图会贯穿我们整个课程，建议你多看几遍。

看到这张图了吗？整个Docker的工作流程说白了就是：从仓库拉取镜像到本地，然后用本地镜像启动容器。一个镜像可以同时启动多个容器，它们互不干扰。我在项目中遇到过有人把容器当虚拟机用，在里面装了一堆东西，结果后来想更新镜像才发现版本全乱了——这就是没理解好镜像和容器的关系。

3.3 最常用的Docker命令

命令这东西，背是背不完的。我建议你记住几个核心的，剩下的随用随查。下面这张表是我整理的“高频命令清单”，你可以保存下来当参考。

命令	作用	常用示例
`docker pull`	从仓库拉取镜像	`docker pull ubuntu:20.04`
`docker images`	列出本地所有镜像	`docker images`
`docker run`	从镜像启动容器	`docker run -it ubuntu:20.04 /bin/bash`
`docker ps`	列出运行中的容器	`docker ps -a`（列出所有容器）
`docker stop`	停止容器	`docker stop container_id`
`docker rm`	删除容器	`docker rm container_id`
`docker rmi`	删除镜像	`docker rmi image_name`
`docker exec`	进入运行中的容器	`docker exec -it container_id /bin/bash`
`docker commit`	将容器保存为新镜像	`docker commit container_id my_visium:v1`

3.4 实战演练：启动你的第一个容器

光说不练假把式。现在我们来实际操作一下，启动一个Nginx容器看看效果。

# 1. 拉取最新版Nginx镜像
docker pull nginx:latest

# 2. 后台运行一个Nginx容器，并映射端口
docker run -d --name my-nginx -p 8080:80 nginx:latest

# 3. 查看容器是否运行
docker ps

# 4. 访问测试（在浏览器打开 http://localhost:8080）
# 或者用curl测试：
curl http://localhost:8080

# 5. 进入容器内部看看
docker exec -it my-nginx /bin/bash

# 6. 退出容器
exit

# 7. 停止并删除容器
docker stop my-nginx
docker rm my-nginx

关键点解析：

-d：后台运行，不占用终端
--name：给容器起个名字，方便后续操作
-p 8080:80：把宿主机的8080端口映射到容器的80端口
-it：交互模式，配合/bin/bash进入容器命令行

我记得第一次成功跑起来的时候，看到Welcome to nginx!那个页面，心里还是挺激动的。说白了，Docker让环境部署变得像搭积木一样简单。

3.5 数据卷与文件拷贝

容器里的文件默认是临时的，一旦容器删除，数据就没了。但在生物信息学分析中，我们经常需要把分析结果保存到宿主机，或者把宿主机数据传入容器。这时候就需要数据卷（Volume）或者在容器与宿主机之间拷贝文件。

方式一：使用数据卷（推荐）

# 创建一个数据卷
docker volume create visium_data

# 挂载数据卷启动容器
docker run -d --name visium_analysis \
  -v visium_data:/workspace/data \
  visium_image:latest

方式二：使用bind mount（直接挂载宿主机目录）

# 将宿主机的 /home/user/visium_data 挂载到容器的 /data
docker run -d --name visium_analysis \
  -v /home/user/visium_data:/data \
  visium_image:latest

注意： bind mount需要写绝对路径，相对路径会报错。我之前就因为偷懒写了个./data，结果容器一直起不来，排查了半天才发现是路径问题。切记，绝对路径！

方式三：从宿主机拷贝文件到容器

# 从宿主机拷贝到容器
docker cp /path/to/local/file.txt container_id:/path/in/container/

# 从容器拷贝到宿主机
docker cp container_id:/path/in/container/result.txt /path/to/local/

这三种方式你根据实际场景选一种就行。我个人习惯用bind mount，因为可以直接在宿主机上编辑数据，容器里实时生效。但有些生产环境建议用数据卷，更安全。

3.6 查看日志与资源占用

调试的时候，日志是你最好的朋友。

# 查看容器日志（实时跟踪）
docker logs -f container_id

# 查看容器资源占用（CPU、内存、网络等）
docker stats

# 查看容器内部进程
docker top container_id

# 查看容器详细信息（IP地址、挂载卷等）
docker inspect container_id

我在做Visium分析的时候，经常用docker logs来跟踪分析进度，用docker stats看内存是不是吃满了——毕竟空间转录组数据量不小，容易撑爆内存。

3.7 本章核心知识清单

最后，我帮你把这一章的核心要点梳理一下，方便你复习时快速定位。

知识点	一句话总结	关键命令/操作
安装Docker	通过apt仓库安装Docker Engine	`apt-get install docker-ce`
核心概念	镜像(类) → 容器(实例) → 仓库(存储)	学会区分这三个概念
镜像管理	拉取、查看、删除镜像	`pull`、`images`、`rmi`
容器管理	启动、停止、删除、进入容器	`run`、`stop`、`rm`、`exec`
数据持久化	数据卷或bind mount挂载目录	`-v`、`docker cp`
调试排查	查看日志、资源占用、详情信息	`logs`、`stats`、`inspect`

我的习惯： 每次启动容器时，我都会加上--name参数给它起个有意义的名字。不然容器多了之后你会看到一堆类似laughing_goldberg的随机名字，根本分不清谁是谁。以后我们在管理多个Visium分析任务时，这个习惯会帮你省下不少时间。

好了，第三章的内容就是这些。把命令多敲几遍，你很快就能形成肌肉记忆。接下来我们就可以正式进入Visium分析环境的Docker镜像构建了。