第一阶段学习笔记：Ubuntu 基础与 Docker 入门

1. 学习目标

第一阶段围绕后续机器人/ROS2/OpenCV 学习前的基础环境

• 安装并熟悉 WSL2 / Ubuntu 环境。
• 掌握基本 Linux 命令，能在终端中完成文件、目录、权限和软件安装操作。
• 了解 Git 的基础使用方式。
• 简要熟悉 Vim 的基本编辑流程。
• 理解 CMake 最小项目的构建流程。
• 重点学习 Docker，理解 image、container、端口映射、目录挂载等概念。

2. 学习资源

• 极简 Docker 入门笔记

• Docker 相关学习视频

3. 环境搭建

第一阶段先完成 WSL2 和 Ubuntu 的安装。WSL2 提供了一个可以在 Windows 中运行 Linux 用户空间的环境，适合前期学习 Linux 命令、编译工具和 Docker 基础。

Ubuntu 内部安装基础工具：

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential git vim cmake gdb python3 python3-pip curl wget unzip

含义：

• sudo apt update：更新软件源索引。
• build-essential：安装 GCC、G++、make 等基础编译工具。
• git：版本管理工具。
• vim：终端文本编辑器。
• cmake：跨平台构建系统生成工具。
• gdb：调试工具。
• python3 / python3-pip：Python 运行环境和包管理器。
• curl / wget：命令行下载工具。
• unzip：解压 zip 文件。

4. Linux 基础

这一部分只需要掌握够用的命令，目标是能在终端中移动、创建文件、查看内容和处理权限。

常用命令：

pwd
ls
ls -la
cd path
mkdir name
mkdir -p a/b/c
touch file.txt
cat file.txt
cp a b
mv a b
rm file.txt
chmod +x script.sh

简要含义：

• pwd：显示当前所在目录。
• ls：列出当前目录内容。
• ls -la：显示隐藏文件和详细权限信息。
• cd：切换目录。
• mkdir：创建目录。
• mkdir -p：递归创建多级目录。
• touch：创建空文件或更新时间戳。
• cat：查看文件内容。
• cp：复制文件或目录。
• mv：移动或重命名。
• rm：删除文件。
• chmod +x：给脚本增加可执行权限。

5. Git

Git 部分主要掌握本地仓库的基本流程，能够记录学习文件的修改。

常用流程：

git init
git status
git add README.md
git commit -m "Initial commit"
git log --oneline

含义：

• git init：初始化本地仓库。
• git status：查看当前工作区状态。
• git add：把文件加入暂存区。
• git commit -m：提交一次版本记录。
• git log --oneline：用简短形式查看提交历史。

如果提交时缺少用户名和邮箱，可以设置：

git config --global user.name "your-name"
git config --global user.email "your-email@example.com"

6. Vim

i      进入插入模式
Esc    回到普通模式
:w     保存
:q     退出
:wq    保存并退出
:q!    不保存强制退出

7. CMake

CMake 学习重点是理解两步：

cmake -S . -B build
cmake --build build

第一步：

cmake -S . -B build

含义：

• -S .：指定源码目录是当前目录。
• -B build：指定构建目录是 build。

这一步会读取当前目录中的 CMakeLists.txt，并在 build 目录中生成构建文件。

第二步：

cmake --build build

含义：

• --build：告诉 CMake 开始编译。
• build：指定使用哪个构建目录。

如果执行：

cmake -S . -B build

时出现：

CMake Error: The source directory ".../linux-mini-practice" does not appear to contain CMakeLists.txt.

说明当前目录里没有 CMakeLists.txt。CMake 必须从包含 CMakeLists.txt 的目录开始配置项目。

8. Docker

Docker 是这一阶段的重点。它的作用是把应用和运行环境打包起来，让程序在相对一致的环境中运行。

8.1 image 和 container

Docker 中最核心的两个概念是：

• image：镜像，可以理解为容器的模板或快照。
• container：容器，是镜像运行起来之后的实例。

关系：

image -> docker run -> container

一个镜像可以创建多个容器。镜像本身通常不运行，容器才是运行中的进程环境。

例如：

docker pull nginx
docker run nginx

docker pull nginx 下载 Nginx 镜像，docker run nginx 根据这个镜像创建并启动容器。

8.2 查看镜像

docker images

作用：查看本地已有镜像。

输出中常见字段：

• REPOSITORY：镜像名。
• TAG：标签，常见为 latest。
• IMAGE ID：镜像 ID。
• SIZE：镜像大小。

8.3 删除镜像

docker rmi IMAGE_ID

作用：删除指定镜像。

如果出现类似：

conflict: unable to delete ... image is being used by stopped container

说明这个镜像仍然被某个停止状态的容器占用。需要先删除对应容器，再删除镜像。

常用处理顺序：

docker ps -a
docker rm CONTAINER_ID
docker rmi IMAGE_ID

如果确实确认不需要，也可以强制删除镜像：

docker rmi -f IMAGE_ID

但学习阶段更推荐先理解占用关系，不急着强制删除。

8.4 查看容器

docker ps

作用：查看正在运行的容器。

docker ps -a

作用：查看所有容器，包括已经停止的容器。

8.5 启动 Nginx 容器

docker run -d --name nginx-demo -p 8080:80 nginx

含义：

• docker run：用镜像创建并启动容器。
• -d：后台运行。
• --name nginx-demo：给容器起名，方便后续管理。
• -p 8080:80：端口映射。
• nginx：使用 Nginx 镜像。

端口映射：

8080 = 主机端口
80   = 容器端口

访问：

http://localhost:8080

会转发到容器内部的 80 端口。

8.6 停止和删除容器

docker stop nginx-demo
docker rm nginx-demo

含义：

• docker stop：停止运行中的容器。
• docker rm：删除已经停止的容器。

一般顺序是：

先 stop，再 rm

8.7 目录挂载

学习过程中重点理解了这个命令：

docker run -d -p 8080:80 -v ./:/usr/share/nginx/html nginx

完整含义：启动一个 Nginx 容器，把当前目录作为网页目录挂进去，并把网页服务暴露到本机 8080 端口。

逐段解释：

docker run

用镜像创建并启动一个新容器。

-d

后台运行容器。

-p 8080:80

端口映射：

访问主机 localhost:8080
转发到容器内部 80 端口

-v ./:/usr/share/nginx/html

目录挂载：

./                      当前目录
/usr/share/nginx/html   容器里 Nginx 默认网页目录

也就是把当前目录挂载到容器里的网页目录。当前目录中的 index.html 会被 Nginx 当作网页展示。

nginx

指定使用 nginx 镜像。

测试流程：

mkdir -p ~/docker-nginx-demo
cd ~/docker-nginx-demo
echo "<h1>Hello Docker Nginx</h1>" > index.html
docker run -d --name nginx-demo -p 8080:80 -v ./:/usr/share/nginx/html nginx

然后访问：

http://localhost:8080

如果看到 Hello Docker Nginx，说明挂载和端口映射都成功了。

8.8 进入容器

docker exec -it nginx-demo bash

作用：进入正在运行的容器内部。

参数含义：

• exec：在已有容器中执行命令。
• -it：提供交互式终端。
• nginx-demo：容器名。
• bash：进入容器后启动 bash。

如果镜像没有 bash，可以尝试：

docker exec -it nginx-demo sh

8.9 volume 的理解

Docker 中的挂载大致分为两类：

• bind mount：把主机上的某个具体目录挂进容器。
• volume：由 Docker 管理的数据卷。

本阶段主要使用的是 bind mount：

-v ./:/usr/share/nginx/html

它适合学习和开发，因为本地文件修改后，容器中能直接看到变化。

8.10 Dockerfile

Dockerfile 用来描述如何构建自己的镜像。

常见指令：

FROM nginx
COPY . /usr/share/nginx/html

含义：

• FROM nginx：以 Nginx 镜像作为基础镜像。
• COPY . /usr/share/nginx/html：把当前目录内容复制到镜像中的网页目录。

构建镜像：

docker build -t my-nginx .

含义：

• build：构建镜像。
• -t my-nginx：给镜像命名。
• .：构建上下文是当前目录。

运行自定义镜像：

docker run -d -p 8080:80 my-nginx

8.11 Docker Compose

Docker Compose 用来管理多个容器服务。第一阶段只需要先理解它解决的问题：当项目有多个服务时，不想每次都手写很长的 docker run 命令，可以把配置写进 docker-compose.yml。

示例结构：

services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "8080:80"
    volumes:
      - ./:/usr/share/nginx/html

启动：

docker compose up -d

停止：

docker compose down

含义：

• up -d：后台启动配置中的服务。
• down：停止并移除相关容器和网络。