diff --git a/Assignment2.md b/Assignment2.md new file mode 100644 index 0000000..5c7ce00 --- /dev/null +++ b/Assignment2.md @@ -0,0 +1,473 @@ +# 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。![关机](img/assignment2/关机.png)![镜像](img/assignment2/镜像.png) +- 下次从镜像创建云主机。![创建](img/assignment2/创建.jpeg) + +## 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）。实验报告上传至 https://send2me.cn/FlhQj8YP/SpyiRP016sV6cw + +- #### 实验报告上传deadline：`3月16日23:59` + +## 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，请在本地使用`-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 +``` +![docker错误](img/assignment2/docker错误.jpeg) + +#### 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.在https://cloud.docker.com，免费注册一个 Docker 账号。用以下命令登录`docker hub`，输入创建账号的用户名、密码 + +```bash +$ docker login +Login with your Docker ID to push and pull images from Docker Hub. If you don't have a Docker ID, head over to https://hub.docker.com to create one. +Username: linlinshe +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。按'ctrl+c'可以结束并退出容器。 + +#### 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) + +![static-web](img/assignment2/static-web.png) + +`**************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，并按照下述步骤6的要求截图，插入实验报告中***************` + +#### 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 +
+
+
+

Hello Docker!

+

This is being served from a docker container running Nginx.

+

my id is xxxx,my name is xxx

+
+
+
+``` + +#### 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/index.html`，若该端口访问不了，可查看ucloud防火墙查看是否开放了该端口号。若未开放，则可创建防火墙，设置所需的开放端口 + +#### 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) + +![浏览器界面](img/assignment2/static-web-2-1.png) + +### 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/demo2.zip)，通过在本地运行`scp`命令上传到云服务器并解压 + +```bash +$ scp -r path\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，可以通过`docker images`命令查看是否创建成功。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***************` +