在有NVIDIA 4090工作站上配置 Ubuntu 和 Docker【超全面一站式攻略】【理解+实操】

背景介绍

现在没有docker，已经要不配开源代码了。
所以，准备重新配置环境。

什么是Docker

Docker 是一个开源的容器化平台，用于开发、部署和运行应用程序。它的核心思想是：将应用程序及其所有依赖项（代码、运行时环境、系统工具、库等）打包到一个标准化的、可移植的“容器”中。这个容器可以在任何安装了 Docker 的环境中运行，保证环境的一致性。
Docker 的核心在于 容器化。通过将应用及其环境打包成 镜像，然后在隔离的 容器 中运行这些镜像，解决了环境不一致、依赖冲突、部署复杂等问题。使用步骤通常是：安装 Docker -> 获取镜像 (pull) -> 运行容器 (run) -> 管理容器 (ps, stop, rm, logs, exec) -> （可选）编写 Dockerfile 构建自定义镜像 (build)。掌握这些基础后，再学习 Docker Compose 和卷/网络管理能让你更高效地使用 Docker。

核心概念：

镜像：

一个只读的模板，包含了运行应用程序所需的所有文件系统结构、依赖项、代码和配置。镜像是创建容器的“蓝图”。类比：镜像就像安装操作系统的 .iso 文件，或者面向对象编程中的“类”。

容器：

镜像是静态的，容器是镜像的运行实例。当你运行一个镜像时，Docker 会创建一个隔离的环境（容器），其中运行着镜像定义的应用程序。容器是轻量级、可移植、自包含的。类比：容器就像是从 .iso 文件安装好的、正在运行的虚拟机（但比虚拟机轻量得多），或者面向对象编程中类的“实例对象”。

Dockerfile：

一个文本文件，包含了一系列构建 Docker 镜像所需的指令（如安装软件、复制文件、设置环境变量、暴露端口等）。开发者通过编写 Dockerfile 来定义如何构建他们的应用程序镜像。

Registry：

存储和分发 Docker 镜像的服务。Docker Hub 是最著名的公共 Registry，包含大量官方和社区维护的镜像（如 Ubuntu, Nginx, MySQL, Python, Node.js 等）。也可以搭建私有的 Registry（如 Harbor, GitLab Container Registry）。

Docker 的主要优势：

环境一致性：

“一次构建，处处运行”。开发、测试、生产环境完全一致，避免“在我机器上是好的”问题。

隔离性：

容器之间以及容器与宿主机之间是相互隔离的，一个容器的问题不会影响其他容器或主机。

轻量高效：

容器共享宿主机的操作系统内核，无需为每个应用加载完整的操作系统，启动更快，资源占用（CPU、内存、磁盘）远低于虚拟机。

可移植性：

容器可以在任何支持 Docker 的平台上运行（Linux, Windows, macOS, 云服务器）。

标准化：

Docker 提供了构建、分发、运行容器的标准方式。

微服务友好：

非常适合构建和部署微服务架构，每个服务可以独立容器化。

简化配置：

将环境配置固化在镜像或 Docker Compose 文件中。

快速扩展：

可以快速启动多个相同的容器实例以实现水平扩展。

如何在ubuntu系统中使用docker

在 Ubuntu 系统中使用 Docker 时，关于 NVIDIA 驱动、Ubuntu 版本和 Kernel（内核）的配置，需要明确以下几点：

NVIDIA 驱动

宿主机必须安装 NVIDIA 驱动
Docker 容器本身不安装或管理宿主机级别的硬件驱动。
若要在容器内使用 GPU（如运行 CUDA 应用），必须先在 Ubuntu 宿主机上正确安装 NVIDIA 驱动（通过 apt 或官方 .run 文件安装）。

容器内只需安装 CUDA Toolkit
容器内只需安装与应用程序兼容的 CUDA Toolkit 或 cuDNN 库（如 nvidia/cuda 官方镜像已包含）。
容器通过 Docker 的 --gpus 参数调用宿主机的驱动。

Ubuntu 版本

容器内的 Ubuntu 版本独立于宿主机
容器基于镜像运行（如 ubuntu:22.04），与宿主机的 Ubuntu 版本无关。
例如：宿主机是 Ubuntu 20.04，仍可运行 ubuntu:18.04 或 debian:12 的容器。

Kernel（内核）

容器共享宿主机的内核
Docker 容器 不拥有独立的内核，而是直接使用宿主机的 Kernel。
执行 uname -r 在容器内看到的版本与宿主机一致。