第 1 章 Docker 基础：镜像与容器概念、安装配置与常用命令

好，咱们正式开始。做宏基因组流程最头疼的是什么？内存炸、环境乱、版本冲突。Docker 就是来解决这些问题的——把分析工具和依赖打包成一个轻量级“盒子”，扔到哪都能跑。我私下里管它叫“科研人员的集装箱”，装好一次，到处复制。

1.1 镜像与容器——搞清楚这两个“孪生兄弟”

新手上路最容易搞混的就是镜像和容器。我的经验是：用面向对象的思维去理解——镜像就是类（Class），容器就是实例（Instance）。说白了，镜像是静态的只读模板，容器是运行中的动态环境。

镜像（Image）：一个分层文件系统，包含操作系统、软件、依赖、配置，但不包含进程。你从 Docker Hub 拉下来的一个几百 MB 文件，就是镜像。

容器（Container）：镜像运行起来后的实体，有自己的文件系统、网络栈、进程空间。你可以对容器做修改，但停止或删除后这些修改就没了——除非你 docker commit 把它变成新镜像。

我记得有一次组里同事在服务器上直接改了个容器里的 Python 脚本，然后容器挂了。他想重新启动，结果发现之前切碎的新版没保存——唉，这就是没理解“容器修改不回写”的后果。从那以后我逢人就讲：任何对环境的持久化改动，都要通过 Dockerfile 或 docker commit 来管理。

1.2 安装与配置——别让第一步卡住

Docker 安装不算难，但不同系统有坑。我个人建议：优先用 Linux 做宿主，因为 Docker 原生跑在 Linux 内核上。Windows 和 macOS 都是通过虚拟化层跑的，性能有损耗，而且共享目录的权限问题能让你怀疑人生。

Linux（Ubuntu 为例）

用官方仓库装，别用系统自带的老版本。我曾经贪方便 apt install docker.io，结果版本太旧不支持 --gpus 参数，白白折腾半天。

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

# 安装依赖
sudo apt update
sudo apt install ca-certificates curl gnupg

# 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

# 添加软件源
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

# 安装 Docker Engine
sudo apt update
sudo apt install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-compose-plugin

# 验证安装
sudo docker run hello-world

sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker   # 或者重新登录

macOS / Windows

去 docker.com 下载 Docker Desktop 安装包，一路下一步。注意 Windows 要开启 WSL 2 后端，不然性能差到你怀疑人生。我个人的建议是：如果只是做测试，用 Desktop 就够了；但要是跑生产级别的宏基因组流程，建议在 Linux 服务器上部署 Docker Engine。

1.3 常用命令入门——够用就行

命令不用全背，记住这几组就够你完成 80% 的工作。我习惯把命令分成三块：镜像管理、容器管理、仓库交互。

镜像管理

docker images                        # 查看本地镜像列表
docker pull ubuntu:22.04             # 从 Docker Hub 拉取镜像
docker rmi ubuntu:22.04              # 删除本地镜像
docker build -t myimage:1.0 .        # 用 Dockerfile 构建镜像

容器管理

docker run -it --name mycontainer ubuntu:22.04 bash   # 启动并进入交互式终端
docker ps [-a]                      # 查看运行中的（或所有）容器
docker stop mycontainer             # 停止容器
docker rm mycontainer               # 删除容器
docker exec -it mycontainer bash    # 进入已运行的容器

仓库交互

docker login                        # 登录 Docker Hub
docker push myrepo/myimage:1.0      # 推送镜像到仓库
docker pull myrepo/myimage:1.0      # 从仓库拉取

关于命令还有一个坑：docker run 和 docker start 的区别。前者是 创建并启动 一个新容器，后者是 重新启动 一个已停止的旧容器。我第一次做批量处理时写了个脚本循环 docker run，结果每次都是新容器，导出数据全丢在里面——嗯，后来改成了 docker start && docker exec 才解决问题。

知识体系一目了然

下面这张图是我画的 Docker 核心概念关系图。你看懂它，后面章节就不用再纠结基础细节了。