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layout: post
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title: "Docker 安装和使用"
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subtitle: ""
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description: "包括 Docker 的基本概念和使用方法。"
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excerpt: "本文描述了 Docker 的一些基本概念，并给出创建和启动容器的基本方法。"
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date: 2021-05-12 09:24:00
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author: "Rick Chan"
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tags: ["Applications", "Docker"]
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categories: ["Software"]
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published: true
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## 1. 安装
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```bash
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# Ubuntu
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sudo apt install docker.io
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# Manjaro
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sudo pacman -S docker
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```
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## 2. 干掉讨厌的 sudo
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```bash
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# 如果还没有 docker group 就添加一个
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sudo groupadd docker
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# 将自己的登录名(${USER} )加入该 group 内。然后退出并重新登录就生效啦
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sudo gpasswd -a ${USER} docker
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# 重启 docker 服务
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sudo systemctl restart docker
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# 切换当前会话到新 group 或者重启 X 会话
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# 注意，这一步是必须的，否则因为 groups 命令获取到的是缓存的组信息，刚添加的组信息未能生效，所以 docker images 执行时同样有错。
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newgrp docker
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# 或者
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pkill X
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```
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## 3. 使用镜像源
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以 USTC 镜像源为例。
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### 3.1. 使用 upstart 的系统
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在配置文件 /etc/default/docker 中的 DOCKER_OPTS 中配置 Hub 地址：
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```ini
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DOCKER_OPTS="--registry-mirror=https://docker.mirrors.ustc.edu.cn/"
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```
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重新启动服务：
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```bash
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sudo service docker restart
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```
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### 3.2. 使用 systemd 的系统
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在 /etc/docker 下创建 daemon.json 文件，修改其内容并重启启动 docker 相关服务：
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```bash
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cd /etc/docker
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sudo touch daemon.json
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sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
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{
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"registry-mirrors": ["https://docker.mirrors.ustc.edu.cn/"]
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}
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EOF
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sudo systemctl daemon-reload
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sudo systemctl restart docker
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```
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## 4. 基本使用
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Docker 的主要管理对象是镜像和容器，镜像是静态对象，保存了分层的用户数据；而容器是动态对象，可以看作镜像的运行状态，容器主要包容了 root fs。二者的关系如同程序文件与进程的关系。必须使用镜像来创建容器，一旦 Docker 加载并运行了某镜像，就为之创建一个与之对应的容器，容器至少有 stop 和 run 两个状态。使用 run 命令通过镜像创建容器后，该容器处于 run 状态，使用 exit 命令脱离容器后，容器处于 stop 状态。可以使用 start 命令将处于 stop 状态的容器再次运行起来。
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如果每次都使用 run 命令从同一个镜像创建容器，会发现两个容器是完全一样的，因为他们都有相同的起始点。容器使用后，会保存当前的使用状态，但如果希望将其当前状态保存成镜像，可以使用 commit 命令。
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*注意：以下 image name 为 \<repository\>:\<tag\> 这种形式。*
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*建议先配置使用镜像源。*
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以下是使用 Docker 的一些基础命令：
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```bash
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# 从 docker hub 上搜索镜像
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docker search [option] <keyword>
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# 从 https://hub.docker.com 拉取镜像
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docker pull <name>[:tag]
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# 运行某镜像并为之创建容器
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docker run <image name/id>
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# 运行某镜像，为之创建容器，将宿主机端口影射到容器端口，并将宿主机的某目录挂载到容器的对应目录下
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docker run -it -p <host ip:port>:<container port> -v <host dir>:<container dir> <image name/id> /bin/bash
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# 运行某镜像，为之创建容器，随机映射主机端口和容器端口，指定容器名称，赋予 privileged 权限，并将宿主机的某目录挂载到容器的对应目录下
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docker run -it -P --name=<a container name> --privileged -v <host dir>:<container dir> <image name/id> /bin/bash
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# 运行某镜像，为之创建容器，设置网络参数，并将宿主机的某目录挂载到容器的对应目录下
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docker run -it --net=<bridge/host/container:container name or id/none> -v <host dir>:<container dir> <image name/id> /bin/bash
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# 允许容器访问 usb 总线，允许容器通过 adb 连接 android 设备
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docker run -it -P --name=<a container name> --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb <image name/id> /bin/bash
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# 映射 Nvidia GPU
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docker run -it -P --name=<a container name> --privileged --device /dev/nvidia0:/dev/nvidia0 <image name/id> /bin/bash
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# 退出并关闭容器：在容器的 shell 中直接
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exit
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# 查看正在运行的容器
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docker ps
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# 提交针对某容器的修改，将其保存为镜像
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docker commit <container name/id> <repository>:<tag>
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# 运行某已存在的容器
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docker start <container name/id>
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# 连接到已运行的容器上
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docker attach <container name/id>
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# 运行并连接到已存在的容器上
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docker start -a <container name/id>
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# 在某已运行的容器中执行命令
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docker exec -it <container name/id> <cmd and args>
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# 迁移镜像
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docker save -o <tar file> <image name/id>
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docker load -i <tar file>
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# 迁移容器
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docker export -o <tar file> <container name/id>
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docker import <tar file> <repository>:<tag>
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```
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想要退出但不关闭容器，在容器中按下 Ctrl + P + Q 组合健即可.
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### 4.1. 容器操作
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```bash
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# 获得容器信息
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docker container ls -a
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# 获得容器id
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docker container ls -a -p
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# 停止容器
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docker container stop <container name/id>
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# 删除容器
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docker container rm <container name/id>
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# 重命名容器
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docker container rename <current name> <new name>
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# 更新容器的环境变量
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docker container update --env <MY_VAR>=<value> <container name/id>
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# 更新容器的端口映射
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docker container update --publish <host port>:<container port> <container name/id>
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# 更新容器的内存限制
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docker container update --memory 512m <container name/id>
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# 更新容器的 CPU 共享限制
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docker container update --cpu-shares 512 <container name/id>
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```
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### 4.2. 镜像操作
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```bash
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# 获得镜像信息
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docker image ls -a
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# 获得镜像id
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docker image ls -a -p
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# 重命名镜像
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docker tag <image name/id> <repository>:<tag>
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# 删除镜像
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docker image rm <image name/id>
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```
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## 5. 网络模式说明
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### 5.1. bridge 模式
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Docker 容器默认使用 bridge 模式的网络。其特点如下：
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* 使用一个 linux bridge，默认为 docker0
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* 使用 veth 对，一头在容器的网络 namespace 中，一头在 docker0 上
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* 该模式下 Docker Container 不具有一个公有 IP，因为宿主机的IP地址与 veth pair 的 IP 地址不在同一个网段内
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* Docker 采用 NAT 方式，将容器内部的服务监听的端口与宿主机的某一个端口 port 进行“绑定”，使得宿主机以外的世界可以主动将网络报文发送至容器内部
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* 外界访问容器内的服务时，需要访问宿主机的 IP 以及宿主机的端口 port
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* NAT 模式由于是在三层网络上的实现手段，故肯定会影响网络的传输效率。
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* 容器拥有独立、隔离的网络栈；让容器和宿主机以外的世界通过 NAT 建立通信。
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### 5.2. host 模式
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Host 模式并没有为容器创建一个隔离的网络环境。而之所以称之为 host 模式，是因为该模式下的 Docker 容器会和 host 宿主机共享同一个网络 namespace，故 Docker Container 可以和宿主机一样，使用宿主机的 eth0，实现和外界的通信。换言之，Docker Container 的 IP 地址即为宿主机 eth0 的 IP 地址。其特点包括：
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* 这种模式下的容器没有隔离的 network namespace
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* 容器的 IP 地址同 Docker host 的 IP 地址
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* 需要注意容器中服务的端口号不能与 Docker host 上已经使用的端口号相冲突
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* host 模式能够和其它模式共存
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### 5.3. container 模式
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Container 网络模式是 Docker 中一种较为特别的网络的模式。处于这个模式下的 Docker 容器会共享其他容器的网络环境，因此，至少这两个容器之间不存在网络隔离，而这两个容器又与宿主机以及除此之外其他的容器存在网络隔离。
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### 5.4. none 模式
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网络模式为 none，即不为 Docker 容器构造任何网络环境。一旦 Docker 容器采用了none 网络模式，那么容器内部就只能使用 loopback 网络设备，不会再有其他的网络资源。Docker Container 的 none 网络模式意味着不给该容器创建任何网络环境，容器只能使用 127.0.0.1 的本机网络。
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## 6. 查看 Docker run 启动参数
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```bash
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pip install runlike
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runlike -p <container name/id>
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```
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## 7. 设置容器自启动
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1. 使用 docker run 命令运行时增加 --restart=always 参数即可；
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2. 使用 docker-compose 命令运行时在 yml 文件中，需要自启动的 service 下增加 restart: always 项目即可；
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3. 已运行的容器修改其自启动策略，执行命令：
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```bash
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docker container update --restart=<no|on-failure|always> <container name/id>
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```
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## 8. SSH X11Forwarding
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### 8.1. Windows 下实现
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在启动容器时需要使用 -p 参数将 ssh 端口映射到主机。
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参照 [Linux SSH 服务的安装和使用](../SSH/Linux_SSH_服务的安装和使用.md) 中的方式配置并启动（使用非 systemd 方式） ssh 服务，并确保 /etc/ssh/sshd_config 中的以下变量为：
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```bash
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PermitRootLogin yes
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X11Forwarding yes
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X11DisplayOffset 10
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X11UseLocalhost no
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```
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启动 MobaXterm 创建 SSH 连接到 127.0.0.1:<主机映射的容器 SSH 端口>，注意需要使能 X11-Forwarding 功能。之后通过 SSH 连接容器，注意 MobaXterm 打印的连接信息：
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```bash
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• MobaXterm Professional Edition v22.0 •
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(SSH client, X server and network tools)
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➤ SSH session to root@127.0.0.1
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• Direct SSH : ✔
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• SSH compression : ✔
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• SSH-browser : ✔
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• X11-forwarding : ✔ (remote display is forwarded through SSH)
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➤ For more info, ctrl+click on help or visit our website.
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```
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注意 X11-forwarding 一项后面是否为“✔”，如果为“x”说明容器没有正确开启 X11-forwarding。
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***本次配置 X11Forwarding 时总是出现“cannot open display”错误，原因是旧的 sshd_config 配置文件中一些变量不被支持，SSH 服务忽略这些变量时出现问题，导致 SSH X11-forwarding 功能没有正确开启，注释掉这些不支持的变量后工作正常。***
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## 9. 常用镜像
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```bash
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# Ubuntu
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docker pull ubuntu:16.04
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docker pull ubuntu:18.04
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docker pull ubuntu:20.04
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# Nvidia CUDA
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docker pull nvidia/cuda:10.2-cudnn7-runtime-ubuntu16.04
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# Tensorflow 1
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docker pull tensorflow/tensorflow:1.11.0-py3
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docker pull jupyter/tensorflow-notebook:17aba6048f44
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```
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Wechat 镜像和启动方法：
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```bash
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docker pull bestwu/wechat
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xhost +
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docker run -d --name wechat --device /dev/snd --ipc=host \
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-v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix \
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-v $HOME/WeChatFiles:/WeChatFiles \
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-e DISPLAY=unix$DISPLAY \
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-e XMODIFIERS=@im=fcitx \
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-e QT_IM_MODULE=fcitx \
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-e GTK_IM_MODULE=fcitx \
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-e AUDIO_GID=`getent group audio | cut -d: -f3` \
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-e GID=`id -g` \
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-e UID=`id -u` \
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bestwu/wechat
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```
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