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Assignment2.md
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| # Assignment 2 指南 | |||
| ## `******注意，实验结束请立即删除云主机，节省费用******` | |||
| ## `******注意2，实验未结束且短期内不会继续实验，也请删除云主机。下次实验时重新创建******` | |||
| ### 重要技巧：如果实验未结束，可以通过制作主机镜像来保存当前状态，下次实验时用这个镜像创建云主机，从当前状态开始继续实验。步骤如下 | |||
| - 关机并制作镜像。制作完成后删除云主机。 | |||
| - 下次从镜像创建云主机。 | |||
| ## 实验内容 | |||
| - 安装Docker并测试：`实验步骤 一）` | |||
| - 了解并学习简单的Docker指令：`实验步骤 二）` | |||
| - 利用Docker部署一个简单的静态网页App ：`实验步骤 三）` | |||
| - 使用Dockerfile完成复杂应用的搭建：`实验步骤 四）` | |||
| ## 实验要求（仔细看） | |||
| - #### 完成所有步骤，并在实验报告（[模板下载](file/assignment2/学号-实验二.docx)）中完成穿插在本指南中的`作业1～作业4`（只需要截图）。实验报告转成`“学号-实验二.pdf”`，并上传至http://113.31.104.68:3389/index.htm | |||
| - #### 实验报告上传deadline：`10月16日` | |||
| ## 使用产品 | |||
| 云主机uhost, 私有网络vpc，基础网络unet, 容器镜像库uHub | |||
| ## 需要权限 | |||
| 云主机uhost, 基础网络unet，容器镜像库uhub，容器服务udocker | |||
| ## 实验步骤 | |||
| ### 零）前期工作 | |||
| #### 请根据Assignment1的要求[创建云主机](Assignment1.md)，并使用ssh远程登录（可以直接使用root用户进行后续操作；如果登录个人账户进行操作，遇到permission问题时需在命令前面加上sudo再运行） | |||
| #### `Hint(重要):` 本实验需要访问云主机的host端口，请使用`-L `命令将云主机的`32768、32769、8000、8080`四个端口映射到本地，具体命令可以参考如下： | |||
| ```bash | |||
| $ ssh root@你的云主机外网ip -L 32769:0.0.0.0:32769 -L 32768:0.0.0.0:32768 -L 8080:0.0.0.0:8080 -L 8000:0.0.0.0:8000 | |||
| ``` | |||
| ### 一）安装Docker并测试 | |||
| #### 1. Docker是什么？ | |||
| > 一个开放源代码项目，通过在Linux上提供**OS级虚拟化**的附加抽象层和自动化层，使**容器**内软件应用程序的部署自动化。 | |||
| #### 简单来说，Docker是一种工具，它使开发人员，系统管理员等可以轻松地在沙盒（称为*容器*）中部署其应用程序，以在主机操作系统运行。Docker的主要好处是，它允许用户将**具有所有依赖关系的应用程序打包到**用于软件开发**的标准化单元**中。与虚拟机不同，容器不具有高开销，因此可以更有效地利用基础系统和资源。 | |||
| #### 2. 在Linux上安装Docker环境 | |||
| > 直到几个版本之前，在OSX和Windows上运行Docker还是很麻烦的。但是，最近，Docker已投入大量资金来改善其用户在这些OS上的体验，因此，现在运行Docker是一个轻而易举的事。 | |||
| #### 这里只介绍如何在Linux上安装和运行Docker, 如果同学们想要在其他系统上尝试使用Docker，可以参考Docker官网给出的教程（如何在[Mac](https://docs.docker.com/docker-for-mac/install)、[Linux](https://docs.docker.com/install/linux/docker-ce/ubuntu)或[Windows]([Windows](https://docs.docker.com/docker-for-windows/install))上使用Docker） | |||
| #### a) 安装docker | |||
| #### 推荐使用如下命令安装docker | |||
| ```bash | |||
| $ curl -fsSL https://get.docker.com | bash -s docker --mirror Aliyun | |||
| ``` | |||
| #### 如果遇到如下图所示错误，请先运行下面的命令后再重新安装docker | |||
| ```bash | |||
| $ yum install -y https://download.docker.com/linux/centos/7/x86_64/stable/Packages/containerd.io-1.2.6-3.3.el7.x86_64.rpm | |||
| ``` | |||
|  | |||
| #### 按照提示将自己的用户加入docker的用户组(root 用户无需操作) | |||
| ```bash | |||
| $ sudo usermod -aG docker yourusername | |||
| ``` | |||
| #### 基本的docker启动与查看状态命令如下 | |||
| ```bash | |||
| $ service docker start | |||
| $ service docker stop | |||
| $ service docker restart | |||
| $ service docker status | |||
| ● docker.service - Docker Application Container Engine | |||
| Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/docker.service; disabled; vendor preset: disabled) | |||
| Active: active (running) since Mon 2020-10-05 21:34:37 CST; 1min 45s ago | |||
| Docs: https://docs.docker.com | |||
| Main PID: 1954 (dockerd) | |||
| Tasks: 8 | |||
| Memory: 40.1M | |||
| CGroup: /system.slice/docker.service | |||
| └─1954 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock | |||
| ``` | |||
| ## **为保证试验正常进行，请根据以下步骤修改docker镜像源从默认镜像库改为ucloud镜像库** | |||
| ### hint：docker镜像库中包含大量可用镜像，可以直接下载到本地使用，常用的镜像库比如https://hub.docker.com/ | |||
| #### 1.登录`ucloud docker hub`，其中username是你的ucloud账号（邮箱），密码是ucloud账号密码 | |||
| ```bash | |||
| $ docker login uhub-edu.service.ucloud.cn -u username | |||
| Password: | |||
| WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json. | |||
| Configure a credential helper to remove this warning. See | |||
| https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store | |||
| Login Succeeded | |||
| ``` | |||
| #### 出现`login succeeded`表示登陆成功 | |||
| #### 2.将如下内容写入`/etc/docker/daemon.json`中（没有此文件则需要新建. ps: 需保证`docker`已经运行过，否则会出现`/etc/docker`文件夹不存在） | |||
| ```json | |||
| { | |||
| "registry-mirrors": ["https://uhub-edu.service.ucloud.cn","https://uhub.service.ucloud.cn","https://registry.docker-cn.com","http://hub-mirror.c.163.com"] | |||
| } | |||
| ``` | |||
| #### hint：可以使用`nano`命令直接在云主机上编辑daemon.json，使用方法请自行查找。也可以在本地用纯文本编辑器（如txt）编辑，然后上传到云主机。 | |||
| #### 之后重新启动`docker`即可 | |||
| #### b) 测试Docker是否安装成功 | |||
| #### 当你的按照上述步骤安装完docker之后，可以通过运行如下命令来测试docker是否安装成功 | |||
| ```bash | |||
| $ docker run hello-world | |||
| Hello from Docker. | |||
| This message shows that your installation appears to be working correctly. | |||
| ... | |||
| ``` | |||
| #### 3. 尝试使用busybox | |||
| > 到此为止，你的docker环境已经安装完成并且正常运行，接下来我们尝试一些更加复杂的工作 | |||
| #### 在这个部分，我们将要通过`docker run`命令去开启一个`BusyBox container` | |||
| #### a) 首先，我们通过运行如下命令从镜像库拉取`BusyBox`的镜像: | |||
| ```bash | |||
| $ docker pull busybox | |||
| ``` | |||
| > 如果运行过程中遇到 **permission denied** 此类的错误，可以尝试在命令前加入 **sudo** 命令 | |||
| #### b) **pull** 命令可以将`busybox image`从docker仓库中拉取到本地，你可以使用**docker image**命令查看系统上目前已有的**image**. | |||
| ```bash | |||
| $ docker images | |||
| REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRT | |||
| busybox latest c51f86c28340 4 weeks ago 1.10 | |||
| ``` | |||
| #### c) 我们接下来继续尝试使用`docker run`命令来运行`busybox` | |||
| ```bash | |||
| $ docker run busybox | |||
| $ | |||
| ``` | |||
| #### d) 可以发现命令运行完，什么也没有发生。这不是bug，当我们执行`docker run`命令时，docker会从本地查找`image`，然后加载`image`生成`container`容器，并在其中运行command。正因为我们没有运行任何command，此容器没有任何输出。让我们加入自定义的command再试一次。 | |||
| ```bash | |||
| $ docker run busybox echo "hello from busybox" | |||
| hello from busybox | |||
| ``` | |||
| ##### hint：通常,docker image不在运行时叫image，加载运行以后叫container | |||
| `**************作业1：请将上述涉及docker run/image的操作界面截图，并插入实验报告中***************` | |||
| ### 二) 熟悉Docker指令 | |||
| #### 让我们来尝试不同的**docker command** | |||
| #### 1. docker ps | |||
| > **docker ps** 命令可以查看当前正在运行的所有容器的状态，包括`CONTAINER ID`、`IMAGE`、`COMMAND`、`CREATE (创建时间)`、`STATUS (容器状态)` | |||
| #### 让我们查看目前有哪些容器正在运行 | |||
| ```bash | |||
| $ docker ps | |||
| CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS | |||
| ``` | |||
| #### 可以看到控制台输出了了一个空的列表，这是正常的，因为目前没有容器正在运行。如果需要查看包括不在运行的所有容器，我们可以加入 **-a** 参数 | |||
| ```bash | |||
| $ docker ps -a | |||
| CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS | |||
| 305297d7a235 busybox "uptime" 11 minutes ago Exited ( | |||
| ff0a5c3750b9 busybox "sh" 12 minutes ago Exited ( | |||
| 14e5bd11d164 hello-world "/hello" 2 minutes ago Exited ( | |||
| ``` | |||
| #### Wow~ 之前运行过的容器全部都出现在输出中了~ | |||
| #### 2. docker run -it | |||
| > **docker run -it** 可以在我们创建 **container** 的同时，以交互式的形式获取到 **container shell** 的控制权. 我们可以在**docker run **命令中使用**--name custom_name** 来指定container的名称，若不指定，docker会为我们随机生成一个名字 | |||
| #### 接下来我们使用 **run -it** 命令来创建一个 `busybox container`，并在其中运行几个linux命令（回想：容器是一个虚拟化的环境，里面也运行了一个"轻量级的操作系统"） | |||
| ```bash | |||
| $ docker run -it busybox sh | |||
| / # ls | |||
| bin dev etc home proc root sys tmp usr var | |||
| / # uptime | |||
| 05:45:21 up 5:58, 0 users, load average: 0.00, 0.01, 0.04 | |||
| / # cd home && pwd | |||
| /home | |||
| / # exit | |||
| ``` | |||
| #### 3. docker rm | |||
| > **docker rm -args** 可以删除不在运行的**container**，`args`可以是**container name/id** (可以不写完整，但必须保证唯一) | |||
| #### 下面让我们尝试删除上面的两个**busybox container** | |||
| ```bash | |||
| $ docker rm 305297d7a235 ff0a5c3750b9 | |||
| 305297d7a235 | |||
| ff0a5c3750b9 | |||
| ``` | |||
| #### 也可以通过如下命令删除 | |||
| ```bash | |||
| $ docker rm 305 ff | |||
| 305297d7a235 | |||
| ff0a5c3750b9 | |||
| ``` | |||
| #### 现在使用`ps`命令检查一下是否删除成功吧！ | |||
| `**************作业2：请手动创建centos image的container,将终端命令和`container cpu`信息截图，并插入实验报告中***************` | |||
| > Hint1: image名称即为centos | |||
| > Hint2: 可以使用**lscpu**命令在container中查看linux的硬件信息，显示界面大致如下 | |||
| ```bash | |||
| $ lscpu | |||
| Architecture: x86_64 | |||
| CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit | |||
| Byte Order: Little Endian | |||
| CPU(s): 4 | |||
| On-line CPU(s) list: 0-3 | |||
| Thread(s) per core: 1 | |||
| Core(s) per socket: 1 | |||
| Socket(s): 4 | |||
| Vendor ID: GenuineIntel | |||
| CPU family: 6 | |||
| Model: 158 | |||
| Model name: Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz | |||
| Stepping: 9 | |||
| CPU MHz: 2800.000 | |||
| BogoMIPS: 5616.00 | |||
| L1d cache: 32K | |||
| L1i cache: 32K | |||
| L2 cache: 256K | |||
| L3 cache: 6144K | |||
| ... | |||
| ``` | |||
| ### 三) 使用docker创建静态webapp | |||
| #### `docker`与虚拟机不同之处在于，在部署复杂的应用时，`docker`可以灵活的从`docker hub`中`pull`各种`image`（如：`mysql`、`sqlserver`、`java`、`php`.etc.），并将它们自由的组合到一起，使得每个`container`都能发挥自己独特的作用。那么我们先从简单的部署单页面的静态网页开始吧！ | |||
| #### 1. 运行`static-web app` | |||
| #### `docker hub`上有许多开发者们上传的`image`，我们可以自由下载并且使用，这里我们使用到的`image`是`cloud_computing/static_site`,这是一个搭载了简单的静态单页面的Nginx镜像，让我们来试者运行它： | |||
| ```bash | |||
| $ docker run --rm cloud_computing/static_site | |||
| Nginx is running... | |||
| ``` | |||
| > `--rm` 参数的作用是当container运行结束时系统自动删除该container | |||
| #### 如果顺利的话，你的终端会出现`nginx is running...`,但是目前容器对我们来说是一个完全封闭的环境，我们并没有办法去访问`container`的端口 | |||
| #### 2. 将`container`映射到本地 | |||
| 到此为止，我们已经部署了一个静态的`nginx container`但是并没有办法去访问，`docker`提供了许多接口去解决这个问题，我们可以通过添加参数的方式将`container`的端口或者文件夹映射到本地 | |||
| #### docker提供了如下一些参数 | |||
| | -d | 将container置于后台运行 | | |||
| | :---------------------------: | :----------------------------------------------------------: | | |||
| | -p local_port:container_port | 将container 的某个端口映射到本地 | | |||
| | -P | 将container所有正在监听的端口全部映射到本地的随机端口 | | |||
| | -v local_path:contatiner_path | 将本地的local_path文件夹映射到container的container_path文件夹并保持同步 | | |||
| `**关于-v参数的说明，当你使用到-v 参数时，如**` | |||
| ```bash | |||
| docker run -d -v /home/data:/var/data --name test ubuntu | |||
| ``` | |||
| `**那么相当于你将本地的/home/data目录映射到container的/var/data目录，container的/var/data目录会和你的本地目录保持同步，同时,若/var/data目录不存在，docker会自动创建，反之，目录中的内容会被全部覆盖掉(和本地的/home/data保持同步)，希望同学们好好理解**` | |||
| #### `static-site`默认监听的`80`和`443`端口我们使用上述参数尝试将它映射到本机 | |||
| ```bash | |||
| $ docker run -d -P --name static_site cloud_computing/static_site | |||
| e61d12292d69556eabe2a44c16cbd54486b2527e2ce4f95438e504afb7b02810 | |||
| ``` | |||
| #### 查看docker给我们映射的端口 | |||
| ``` | |||
| $ docker port static_site | |||
| 80/tcp -> 0.0.0.0:32769 | |||
| 443/tcp -> 0.0.0.0:32768 | |||
| ``` | |||
| #### 可以看到`docker`将`container`的`80`和`443`分别映射到了本机的`32769`和`32768`两个端口上 | |||
| #### 3.打开浏览器，访问`http://localhost:32769`，得到如下页面：(若`docker`随机映射端口不是`32768/32769`可以无需验证此步骤) | |||
|  | |||
| `**************作业3：尝试使用-v、--rm和-p (请将container的80端口映射到host的8000端口)等参数，创建cloud_computing/static_site容器***************` | |||
| #### 具体步骤如下: | |||
| #### 1.若提示continer正在运行中，可以使用`docker stop static_site && docker rm static_site`删除正在使用的容器并重新创建. | |||
| #### 2. 创建`/var/html`文件夹 | |||
| ```bash | |||
| mkdir /var/html | |||
| ``` | |||
| #### 3.在`/var/html`中新建`index.html`文件，复制[index.html文件](file/assignment2/index.html)中的内容到文件中，并修改以下部分为自己的信息 | |||
| ```html | |||
| <div class="container"> | |||
| <div class="row"> | |||
| <div class="one-half column" style="margin-top: 25%"> | |||
| <h4>Hello Docker!</h4> | |||
| <p>This is being served from a <strong>docker</strong> container running Nginx.</p> | |||
| <p>my id is xxxx,my name is xxx</p> | |||
| </div> | |||
| </div> | |||
| </div> | |||
| ``` | |||
| #### 4. 尝试使用`-p、-v、-d、--rm、--name`参数创建`cloud_computing/static_site`的`container`，具体要求为：映射`container`的`80`端口到`host`的`8000`端口，映射`container`的`/usr/share/nginx/html/mypage`路径到`/var/html`文件夹，`container`名称以自己的学号命名 | |||
| #### 5.访问本地浏览器:`http://localhost:8000/mypage` | |||
| #### 6.将浏览器界面包括url截图，将创建container的终端界面截图，并插入到实验报告中 (浏览器界面类似下面图片所示) | |||
|  | |||
| ### 四) 熟悉Dockerfile的简单使用 | |||
| #### 到现在为止，同学可能会疑惑，这种docker的镜像到底是如何创建的呢？这里就要使用到一个概念: `Dockerfile` | |||
| #### 1.从repo中下载[附件](/file/assignment2/demo.zip)，通过`scp`命令上传到云服务器并解压 | |||
| ```bash | |||
| $ scp demo.zip root@113.31.105.65:~ | |||
| root@113.31.105.65's password: | |||
| demo.zip 100% 1308 142.4KB/s 00:00 | |||
| $ unzip demo.zip | |||
| Archive: demo.zip | |||
| creating: demo/ | |||
| inflating: __MACOSX/._demo | |||
| inflating: demo/Dockerfile | |||
| inflating: demo/app.py | |||
| ``` | |||
| #### 2.查看Dockerfile | |||
| #### 这是一个`Flask App`,是一个用`python`写的网页应用，我们进入`demo`文件夹,只有两个文件`app.py、Dockerfile` | |||
| #### 首先我们使用`cat app.py`命令查看`app.py`的内容，显示如下： | |||
| ```python | |||
| from flask import Flask | |||
| app = Flask(__name__) | |||
| @app.route('/') | |||
| def hello(): | |||
| return 'hello world!' | |||
| if __name__ == '__main__': | |||
| app.run(host='0.0.0.0') | |||
| ``` | |||
| #### 看不懂没有关系，这就是一个很简单的flask应用，它定义了一个路由，当我们访问:`http://localhost:5000/`的时候，浏览器会给我们返回`hello world!` | |||
| #### 接下来我们继续查看`Dockerfile`： | |||
| ```dockerfile | |||
| # 拉取python镜像作为基本环境 | |||
| FROM cloud_computing/python:latest | |||
| # 设置额外信息 | |||
| LABEL description="Dockerfile Demo for ECNU" | |||
| # 在container中运行命令（这一步在container安装pip依赖） | |||
| RUN pip install flask -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple | |||
| # 将本地目录拷贝到container并且设置为工作目录 | |||
| ADD ./app.py /opt | |||
| WORKDIR /opt | |||
| # 将5000端口暴露出来 | |||
| EXPOSE 5000 | |||
| # 容器启动的执行命令 | |||
| CMD python app.py | |||
| ``` | |||
| #### 可以看出`Dockerfile`的书写非常简单易懂，涉及到几个命令 | |||
| | FROM | 指定容器来自的镜像 | | |||
| | :-----: | :----------------------------------------------------------: | | |||
| | RUN | 容器中运行shell命令 | | |||
| | ADD | 将本地文件传送到容器指定位置 | | |||
| | WORKDIR | 将容器中某个目录设置为工作目录（当前目录） | | |||
| | EXPOSE | 将容器中某个端口暴露出来（如上述flask工作在5000端口，将其暴露出来） | | |||
| | CMD | 容器启动自动执行的shell命令 | | |||
| | LABEL | 设置一些额外的信息 | | |||
| #### 通过`dockerfile`的方式，我们就可以将各种各样的环境打包成镜像上传到`docker hub`上供他人使用 | |||
| #### 3.打包镜像 | |||
| #### 在当前目录（`Dockerfile`同级目录），执行如下命令，`docker`会自动将当前环境部署打包为一个`image` | |||
| ```bash | |||
| $ docker build -t user-name/image-name . | |||
| ``` | |||
| #### 通过上面的命令，我们就在本地打包好了一个名叫`username/image-name`的镜像，我们可以通过之前学习的`docker run`命令去创建该镜像的`container` | |||
| **************作业4：利用dockerfile将当前环境打包为 `英文姓名/demo` 的`image`，并通过`docker`命令将创建该镜像的`container`，将`5000`端口映射到本地的`8080`端口。将打包镜像的命令、创建容器的命令以及浏览器页面截图，并插入实验报告中*************** | |||