在 Windows 环境下优雅的使用 Docker

一、先说期望

对于我一个每天重度依赖 Linux 开发环境的开发者来说，Docker 或者说容器化需求几乎是刚需。

Mac 虽然基本满足大部分需求，但对于容器化来说依然不足，尤其是 Docker Desktop for Mac，因此在 Mac 下使用 Docker 有以下几种方案：

1. 安装 docker cli，通过 docker context 使用远程 Linux 主机上的 docker。
2. 安装 VMware 或 Parallels 等虚拟机，甚至自己封装 qemu 脚本，配置复制且性能开销大。
3. 在 Mac 下更 推荐使用 CNCF 生态的 lima，可以在 Apple silicon 系列芯片上获得完美的 x86 开发体验。

Windows 环境下一直以来都存在一些痛点。不过自微软推出 WSL2 (Windows Subsystem for Linux 2) 以来，Windows 的开发体验得到了极大的改善。我们现在可以在 Windows 上获得一个近乎原生的 Linux 环境。

然而，在容器化方面，官方的 Docker Desktop for Windows 同样不如人意：

1. 资源占用高：启动后会占用大量内存和 CPU 资源。
2. 收费策略：对于大公司，Docker Desktop 不再是免费的。
3. 不够“原生”：它背后依然是虚拟机技术，有时会出现一些奇怪的网络或文件系统问题。

所以，我们的期望是：

• 彻底告别 Docker Desktop。
• 在 Windows 环境下，通过原生命令行工具（PowerShell/CMD）使用完整的 docker cli 功能。
• 能够与 VS Code 完美集成，特别是使用 Dev Containers 功能，享受容器化开发带来的便利。

二、方案选型

要在 Windows 上运行 Docker (Linux 容器)，本质上都需要一个 Linux 内核环境。目前主流的方案有两种：

传统虚拟机 (VM)

使用 VirtualBox、VMware 等传统虚拟机软件安装一个完整的 Linux 发行版，然后在其中安装和运行 Docker。

• 优点：环境隔离性好，与宿主机完全隔离。
• 缺点：
  • 资源占用巨大，启动和运行都比较笨重。
  • 与 Windows 的集成度差，文件共享、网络访问等配置繁琐。
  • 启动速度慢，无法做到即用即走。

WSL2

WSL2 是微软官方提供的方案，它使用轻量级虚拟化技术，在 Windows 上提供了一个完整的 Linux 内核。

• 优点：
  • 性能接近原生 Linux，启动速度极快。
  • 资源占用相对较少。
  • 与 Windows 系统深度集成，可以无缝访问 Windows 文件系统，反之亦然。
  • 网络默认为 NAT 模式，WSL2 中的端口可以直接通过 localhost 访问，非常方便。
• 缺点：
  • 对于需要特定硬件直通等高级虚拟化功能的场景支持不足。

结论：对于开发场景，WSL2 无疑是最佳选择。它提供了最佳的性能和系统集成度，是实现我们“优雅使用 Docker”目标的基础。

三、实施步骤

1. 安装并配置 WSL2

首先，我们需要一个功能齐全的 WSL2 环境。

开启虚拟机平台功能

在“控制面板” -> “程序” -> “启用或关闭 Windows 功能”中，确保“虚拟机平台”和“适用于 Linux 的 Windows 子系统”已经勾选。

或者通过 PowerShell (管理员) 执行：

dism.exe /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux /all /norestart
dism.exe /online /enable-feature /featurename:VirtualMachinePlatform /all /norestart

执行后需要重启电脑。

安装 WSL2

现代的 Windows 10/11 已经可以非常方便地通过一条命令安装 WSL2 和默认的 Linux 发行版 (Ubuntu)。

# 安装并升级 wsl2，需管理员运行。这将安装 WSL2 内核并默认安装 Ubuntu 发行版。
wsl --install

# 如果已经安装过，可以运行此命令更新 wsl2 内核至最新版
wsl --update

管理 Linux 发行版

以下是一些常用的 WSL 管理命令：

# 查看在线可用的 Linux 发行版
wsl --list --online
# 简写
wsl -l -o

# 如果不想用默认的 Ubuntu，可以指定安装其他发行版
# wsl --install <DistroName>
# 例如：
wsl --install Debian

# 查看已安装的发行版的运行状态和 WSL 版本
wsl --list --verbose
# 简写
wsl -l -v

# 确保你的发行版运行在 WSL2 模式下。如果版本为 1，使用以下命令转换
# wsl --set-version <DistroName> 2

# 设置默认启动的 Linux 发行版
wsl --set-default <DistroName>

# 关闭正在运行的 Linux 发行版（相当于重启）
wsl --terminate <DistroName>

# 查看wsl版本、状态、默认发行版等信息
wsl --status

# 注销（删除）一个已安装的 Linux 发行版
wsl --unregister <DistroName>

配置 .wslconfig (可选)

你可以在你的 Windows 用户目录下 (例如 C:\Users\YourUser) 创建一个名为 .wslconfig 的文件来全局配置 WSL2 的行为，例如限制其最大内存占用。

[wsl2]
# 限制 WSL2 虚拟机最大内存为 8GB
memory=8GB
# 限制 CPU 核心数为 4
processors=4
# 关闭 localhostForwarding，当需要将 WSL 端口暴露给局域网时可能需要
# localhostForwarding=false

修改后需要重启 WSL (wsl --shutdown) 才能生效。

2. 在 WSL2 中安装 Docker Engine

现在我们进入 WSL2 的 Linux 环境中，安装原生的 Docker Engine。这里以 Ubuntu 为例。

首先，启动你的 WSL 终端：

wsl

然后，在 Linux 环境中执行以下步骤：

卸载旧版本

sudo apt-get remove docker docker-engine docker.io containerd runc

设置 Docker 的 APT 仓库

# 更新 apt 包索引并安装依赖
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y ca-certificates curl gnupg

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 设置仓库
echo \
  "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
  $(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME") stable" | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

安装 Docker Engine

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

配置 Docker

1. 以非 root 用户运行 Docker

为了避免每次都输入 sudo，需要将当前用户加入 docker 用户组。

sudo usermod -aG docker $USER

注意：执行此命令后，你需要退出当前的 shell (exit) 然后重新进入 WSL，用户组权限才会生效。

2. 配置 Docker Daemon 以接收远程连接

这是实现 Windows 端 CLI 与 WSL 中 Docker Daemon 通信的关键一步。我们需要让 Docker 监听一个 TCP 端口。

修改 /usr/lib/systemd/system/docker.service 文件：

sudo vim /usr/lib/systemd/system/docker.service

在文件中添加以下内容。如果文件已有内容，请确保合并。这会让 Docker 同时监听默认的 Unix socket 和 2375 端口。

# vim /usr/lib/systemd/system/docker.service
[Service]
ExecStart=
ExecStart=/usr/bin/dockerd -H tcp://0.0.0.0:2375 -H unix://var/run/docker.sock

3. 启用并启动 Docker 服务

新版本的 WSL 支持 systemd，我们可以像在普通 Linux 上一样管理服务。

# 重新加载
sudo systemctl daemon-reload
# 启动 Docker 服务
sudo systemctl restart docker
# 设置开机自启
sudo systemctl enable docker
# 检查 Docker 服务状态
sudo systemctl status docker

如果你的 WSL 版本较旧，不支持 systemd，你可能需要手动启动服务：

# 手动启动
sudo dockerd > /dev/null 2>&1 &
# 并将此命令加入到你的 .bashrc 或 .zshrc 文件末尾，以实现自动启动
# echo "sudo dockerd > /dev/null 2>&1 &" >> ~/.bashrc

至此，WSL2 中的 Docker 环境已经准备就绪。你可以通过 docker version 和 docker run hello-world 来验证。

3. 在 Windows 上配置 Docker CLI

回到 Windows，让 Windows 上的 Docker CLI 与 WSL 中的 Docker 服务交互。

安装 Docker CLI

我们可以使用包管理器如 choco 或 scoop 来单独安装 Docker CLI。

使用 choco:

choco install docker-cli

开发人员更推荐使用 scoop，首先是安装:

Set-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser
Invoke-RestMethod -Uri https://get.scoop.sh | Invoke-Expression

然后安装 docker:

scoop install docker

安装完成后将获得两个可执行程序：docker.exe dockerd.exe，不过 dockerd.exe 仅可以运行 Windows container，对于我来说基本无用，有了 docker.exe 就足够了。

配置 Docker 上下文 (Context)

Docker CLI 提供了“上下文” (Context) 的概念来管理多个 Docker daemon。我们将创建一个指向 WSL2 中 Docker 服务的新上下文。

打开 PowerShell，执行：

# WSL2 的网络是 NAT 模式，它的 2375 端口会自动映射到 Windows 的 localhost:2375
docker context create wsl --description "Docker in WSL2" --docker "host=tcp://localhost:2375"

切换并使用新上下文

# 查看所有可用的上下文
docker context ls

# 切换到我们刚创建的 wsl 上下文
docker context use wsl

# 验证一下，这个 version 命令现在是由 Windows 的 docker.exe 发出，但由 WSL 中的 dockerd 执行并返回结果
docker version

现在，你可以在 Windows 的任何终端 (PowerShell, CMD) 中直接运行 docker、docker-compose 等命令，就像安装了 Docker Desktop 一样，但背后驱动它们的是我们轻量、高效的 WSL2 Docker Engine！

4. VS Code 集成 (Dev Containers)

这套方案的终极目标之一，就是流畅地使用 VS Code Dev Containers。

安装 VS Code 扩展

确保你已经安装了以下两个关键扩展：

1. Remote - WSL: 让你直接在 VS Code 中打开 WSL 中的项目目录。
2. Dev Containers: 提供容器化开发环境的核心功能。

配置与使用

因为我们已经在上一步中配置并切换了 Docker 上下文，VS Code 会自动使用这个配置。

1. 在 PowerShell 中，进入你的项目目录。
2. 输入 code . 启动 VS Code。
3. 如果你的项目中包含 .devcontainer 文件夹，VS Code 右下角会自动弹窗，询问你是否“在容器中重新打开 (Reopen in Container)”。
4. 点击确认，VS Code 就会调用 Docker CLI，根据 .devcontainer/devcontainer.json 的配置，在你的 WSL Docker Engine 中构建或拉取镜像，并启动开发容器。

整个过程无缝衔接，你既享受了 Windows 的桌面环境，又获得了 Linux 容器化开发的全部威力，同时还摆脱了臃肿的 Docker Desktop。

四、备份与恢复

WSL2 提供了方便的导入导出功能，可以用来备份你的整个 Linux 发行版（包括已安装的 Docker 和其他软件）。

# 导出一个名为 ubuntu 的发行版到 D:\backup\ubuntu.tar
wsl --export ubuntu D:\backup\ubuntu.tar

# 从备份文件导入一个新的发行版，名为 my-ubuntu-backup，安装位置在 C:\wsl\my-ubuntu
wsl --import my-ubuntu-backup C:\wsl\my-ubuntu D:\backup\ubuntu.tar

五、总结

通过 WSL2 + 原生 Docker Engine 的组合，我们成功地在 Windows 上打造了一套轻量级、高性能且免费的 Docker 开发环境。这套方案不仅让我们摆脱了 Docker Desktop 的束缚，还通过 Docker Context 和 VS Code 扩展实现了与 Windows 生态的完美集成。希望这篇文章能帮助你在 Windows 上更优雅地进行容器化开发。