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】-优快云博客

文章目录

背景介绍
什么是Docker
Docker 的主要优势：
如何在ubuntu系统中使用docker
安装Ubuntu系统
Ubuntu 工作站安装详细指南（针对 NVIDIA RTX 4090 优化）
- 安装前准备
- - 硬件连接：
  - BIOS/UEFI 设置：
安装步骤详解
在 Ubuntu 工作站上配置 Docker

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。

安装Ubuntu系统

选择并安装 Ubuntu 版本

推荐版本：Ubuntu 22.04 LTS (Jammy Jellyfish)

· 最新 LTS 版本，提供长期支持（直到 2027 年）
· 对 NVIDIA 40 系列显卡有良好支持
· 内核版本：5.15（或更高）

下载地址

https://releases.ubuntu.com/22.04/ubuntu-22.04.5-desktop-amd64.iso

如果下载慢，备用下载地址

https://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-releases/22.04/ubuntu-22.04.5-desktop-amd64.iso

制作启动盘

以下是制作 Ubuntu 启动盘的完整步骤，支持 Windows系统：

准备工作：

下载好的 Ubuntu ISO 文件（如 ubuntu-22.04.4-desktop-amd64.iso）

U盘（至少8GB容量，建议使用USB 3.0）

目标电脑（安装Ubuntu的工作站）

备份U盘数据：制作过程会完全格式化U盘，请提前备份所有重要数据

下载 Rufus：

官网：https://rufus.ie/
选择便携版（Rufus x.xx.exe）下载

运行Rufus：

出现弹窗全选择确定
进度条会显示写入状态（约5-15分钟，取决于U盘速度）
完成后状态显示"准备就绪"
如果后续插入ubuntu工作站后无法使用，重新操作，分区类型选择MBR

Ubuntu 工作站安装详细指南（针对 NVIDIA RTX 4090 优化）

以下是专为配备 NVIDIA RTX 4090 显卡的工作站设计的 Ubuntu 22.04 LTS 安装流程，包含关键设置和优化步骤：

安装前准备

硬件连接：

· 确保显示器连接到 NVIDIA 显卡（而非主板视频接口）
· 连接有线网络（WiFi 安装后配置更简单）
· 准备键盘鼠标

BIOS/UEFI 设置：

· 开机按 Del/F2 进入 BIOS
· 禁用 Secure Boot
· 启用 UEFI 模式（禁用 Legacy/CSM）
· 设置启动顺序：U盘为第一启动项
· 保存并退出

安装步骤详解

启动安装程序

在这里插入图片描述

安装选项（一）

· 选择 “Ubuntu*”
· 选择“Install Ubuntu”
· 语言选择：English (US)（避免后续乱码问题）
· 安装选择：Minimal installation
· 勾选全部other options，包括download updates和install third-part software

安装选项（二）分区方案（关键步骤）

推荐手动分区（Something else）：

选择 “Something else” → “Continue”
选择目标磁盘（通常为 /dev/nvme0n1 或 /dev/sda）
创建分区表：GPT（新磁盘需此步骤）
按下表逐个创建分区：

4.1. 点击 “+” 添加分区
4.2. 设置类型、大小、挂载点
4.3. /opt和/data为可选项
4.4. 实例参考（硬盘比较大，所以给swap和根目录各1个T的空间）

时区设置

地图选择 Shanghai 或手动输入 Asia/Shanghai
确保时间正确

用户创建

用户名：推荐英文
计算机名：保持默认或自定义
密码：使用强密码

开始安装

确认所有设置
点击 “Install Now”
接受磁盘更改确认
安装时间：约10-25分钟（取决于硬件）

首次启动配置

在software updater的弹窗中选择更新，完成后重启电脑，再进行后续操作

浏览器安装

先 Ctrl + Alt + T：打开终端
安装预装浏览器（Firefox）

sudo apt update && sudo apt install firefox

输入

firefox

运行浏览器

驱动更新（必须步骤）

先 Ctrl + Alt + T：打开终端

# 添加显卡驱动PPA
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa -y

# 更新软件列表
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

# 安装专有驱动
sudo ubuntu-drivers autoinstall

如果运行sudo apt update && sudo apt upgrade -y后，software updater弹窗提醒更新，先进行更新，更新后按照要求重启电脑，再运行sudo ubuntu-drivers autoinstall。

安装完成后，重启电脑

验证驱动

nvidia-smi

应显示类似信息：

+-----------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 575.64.03   Driver Version: 575.64.03   CUDA Version: 12.9     |
|-------------------------------+----------------------+----------------------+
| GPU  Name        Persistence-M| Bus-Id        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp  Perf  Pwr:Usage/Cap|         Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|                               |                      |               MIG M. |
|===============================+======================+======================|
|   0  NVIDIA GeForce ...  On   | 00000000:01:00.0  On |                  Off |
|  0%   42C    P8    28W / 450W |    347MiB / 24564MiB |      1%      Default |
|                               |                      |                  N/A |
+-------------------------------+----------------------+----------------------+

显卡性能优化设置

# 禁用Nouveau驱动
sudo bash -c "echo 'blacklist nouveau' >> /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf"
sudo bash -c "echo 'options nouveau modeset=0' >> /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf"
sudo update-initramfs -u

# 启用NVIDIA持久模式
sudo nvidia-smi -pm 1

# 设置性能模式
sudo nvidia-smi -ac 7001,1950  # RTX 4090的推荐频率

安装开发工具

sudo apt install -y build-essential git cmake

电源管理（防止4090高功耗）

# 创建配置文件
sudo tee /etc/modprobe.d/nvidia-power.conf <<EOF
options nvidia NVreg_DynamicPowerManagement=0x02
options nvidia NVreg_EnableMSI=1
EOF

# 更新initramfs
sudo update-initramfs -u

第一道指令为多行指令，需要同时写好，写的过程中分行。也可以直接复制。Ubuntu命令行分行操作为shift+Enter，输好后直接Enter即可生效。

配置SWAP优化

# 编辑sysctl配置
sudo nano /etc/sysctl.conf

# 添加以下内容：
vm.swappiness=10
vm.vfs_cache_pressure=50

使用键盘↓，移动到配置文件的末尾，最后添加内容后，ctrl+x退出文件，退出过程中选择Y，保持修改。

安装监控工具

sudo apt install -y nvtop bpytop lm-sensors

验证安装

watch -n 1 nvidia-smi

故障排除

如果上述配置环境过程中出现如下错误，可参考操作。

黑屏/无法进入桌面

· 启动时按 Shift 进入 GRUB
· 选择 “Advanced options” → “recovery mode”
· 选择 “root shell”

进入命令行界面，重装驱动：

apt purge nvidia-*
ubuntu-drivers autoinstall
reboot

显卡驱动冲突

# 完全清除旧驱动
sudo apt purge *nvidia*
sudo apt autoremove
sudo apt install nvidia-driver-535

在 Ubuntu 工作站上配置 Docker

以下是针对配备 NVIDIA RTX 4090 显卡的 Ubuntu 工作站的 Docker 完整配置指南，包含 GPU 支持和性能优化：

安装 Docker 引擎

# 更新系统
sudo apt update
sudo apt upgrade -y

# 安装依赖
sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.gpg

# 添加 Docker 仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/usr/share/keyrings/docker-archive-keyring.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
sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io

安装 NVIDIA Container Toolkit

# 创建配置目录
sudo mkdir -p /etc/docker

# 配置国内镜像源（使用轩辕镜像）
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://docker.xuanyuan.me"]
}
EOF

# 应用配置
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

设置用户权限

# 添加当前用户到 docker 组
sudo usermod -aG docker $USER

# 立即生效（需要重新登录或使用 newgrp）
newgrp docker

# 验证组成员
groups | grep docker

验证安装并运行 hello-world

# 检查 Docker 状态
sudo systemctl status docker

# 检查镜像源配置
docker info | grep -A 2 "Registry Mirrors"

# 运行 hello-world 容器
docker run --rm hello-world

如果一切正常，您应该看到类似以下输出：
Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.