云计算课程实验

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  1. # Assignment 2 指南
  2. ## `******注意,实验结束请立即删除云主机,节省费用******`
  3. ## `******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******`
  4. ### 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
  5. - 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)
  6. - 下次从镜像创建云主机。![创建](img/assignment2/创建.jpeg)
  7. ## 实验内容
  8. - 安装Docker并测试:`实验步骤 一)`
  9. - 了解并学习简单的Docker指令:`实验步骤 二)`
  10. - 利用Docker部署一个简单的静态网页App :`实验步骤 三)`
  11. - 使用Dockerfile完成复杂应用的搭建:`实验步骤 四)`
  12. ## 实验要求(仔细看)
  13. - #### 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
  14. - #### 实验报告上传deadline:`10月16日`
  15. ## 使用产品
  16. 云主机uhost, 私有网络vpc,基础网络unet, 容器镜像库uHub
  17. ## 需要权限
  18. 云主机uhost, 基础网络unet,容器镜像库uhub,容器服务udocker
  19. ## 实验步骤
  20. ### 零)前期工作
  21. #### 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)
  22. #### `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:
  23. ```bash
  24. $ 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
  25. ```
  26. ### 一)安装Docker并测试
  27. #### 1. Docker是什么?
  28. > 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。
  29. #### 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。
  30. #### 2. 在Linux上安装Docker环境
  31. > 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。
  32. #### 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)
  33. #### a) 安装docker
  34. #### 推荐使用如下命令安装docker
  35. ```bash
  36. $ curl -fsSL https://get.docker.com | bash -s docker --mirror Aliyun
  37. ```
  38. #### 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
  39. ```bash
  40. $ 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
  41. ```
  42. ![docker错误](img/assignment2/docker错误.jpeg)
  43. #### 按照提示将自己的用户加入docker的用户组(root 用户无需操作)
  44. ```bash
  45. $ sudo usermod -aG docker yourusername
  46. ```
  47. #### 基本的docker启动与查看状态命令如下
  48. ```bash
  49. $ service docker start
  50. $ service docker stop
  51. $ service docker restart
  52. $ service docker status
  53. ● docker.service - Docker Application Container Engine
  54. Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/docker.service; disabled; vendor preset: disabled)
  55. Active: active (running) since Mon 2020-10-05 21:34:37 CST; 1min 45s ago
  56. Docs: https://docs.docker.com
  57. Main PID: 1954 (dockerd)
  58. Tasks: 8
  59. Memory: 40.1M
  60. CGroup: /system.slice/docker.service
  61. └─1954 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
  62. ```
  63. ## **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**
  64. ### 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/
  65. #### 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
  66. ```bash
  67. $ docker login uhub-edu.service.ucloud.cn -u username
  68. Password:
  69. WARNING! Your password will be stored unencrypted in /root/.docker/config.json.
  70. Configure a credential helper to remove this warning. See
  71. https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/login/#credentials-store
  72. Login Succeeded
  73. ```
  74. #### 出现`login succeeded`表示登陆成功
  75. #### 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)
  76. ```json
  77. {
  78. "registry-mirrors": ["https://uhub-edu.service.ucloud.cn","https://uhub.service.ucloud.cn","https://registry.docker-cn.com","http://hub-mirror.c.163.com"]
  79. }
  80. ```
  81. #### 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。
  82. #### 之后重新启动`docker`即可
  83. #### b) 测试Docker是否安装成功
  84. #### 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
  85. ```bash
  86. $ docker run hello-world
  87. Hello from Docker.
  88. This message shows that your installation appears to be working correctly.
  89. ...
  90. ```
  91. #### 3. 尝试使用busybox
  92. > 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
  93. #### 在这个部分,我们将要通过`docker run`命令去开启一个`BusyBox container`
  94. #### a) 首先,我们通过运行如下命令从镜像库拉取`BusyBox`的镜像:
  95. ```bash
  96. $ docker pull busybox
  97. ```
  98. > 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
  99. #### 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**.
  100. ```bash
  101. $ docker images
  102. REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRT
  103. busybox latest c51f86c28340 4 weeks ago 1.10
  104. ```
  105. #### c) 我们接下来继续尝试使用`docker run`命令来运行`busybox`
  106. ```bash
  107. $ docker run busybox
  108. $
  109. ```
  110. #### 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。
  111. ```bash
  112. $ docker run busybox echo "hello from busybox"
  113. hello from busybox
  114. ```
  115. ##### hint:通常,docker image不在运行时叫image,加载运行以后叫container
  116. `**************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***************`
  117. ### 二) 熟悉Docker指令
  118. #### 让我们来尝试不同的**docker command**
  119. #### 1. docker ps
  120. > **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)`
  121. #### 让我们查看目前有哪些容器正在运行
  122. ```bash
  123. $ docker ps
  124. CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS
  125. ```
  126. #### 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
  127. ```bash
  128. $ docker ps -a
  129. CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS
  130. 305297d7a235 busybox "uptime" 11 minutes ago Exited (
  131. ff0a5c3750b9 busybox "sh" 12 minutes ago Exited (
  132. 14e5bd11d164 hello-world "/hello" 2 minutes ago Exited (
  133. ```
  134. #### Wow~ 之前运行过的容器全部都出现在输出中了~
  135. #### 2. docker run -it
  136. > **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
  137. #### 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")
  138. ```bash
  139. $ docker run -it busybox sh
  140. / # ls
  141. bin dev etc home proc root sys tmp usr var
  142. / # uptime
  143. 05:45:21 up 5:58, 0 users, load average: 0.00, 0.01, 0.04
  144. / # cd home && pwd
  145. /home
  146. / # exit
  147. ```
  148. #### 3. docker rm
  149. > **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)
  150. #### 下面让我们尝试删除上面的两个**busybox container**
  151. ```bash
  152. $ docker rm 305297d7a235 ff0a5c3750b9
  153. 305297d7a235
  154. ff0a5c3750b9
  155. ```
  156. #### 也可以通过如下命令删除
  157. ```bash
  158. $ docker rm 305 ff
  159. 305297d7a235
  160. ff0a5c3750b9
  161. ```
  162. #### 现在使用`ps`命令检查一下是否删除成功吧!
  163. `**************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***************`
  164. > Hint1: image名称即为centos
  165. > 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
  166. ```bash
  167. $ lscpu
  168. Architecture: x86_64
  169. CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit
  170. Byte Order: Little Endian
  171. CPU(s): 4
  172. On-line CPU(s) list: 0-3
  173. Thread(s) per core: 1
  174. Core(s) per socket: 1
  175. Socket(s): 4
  176. Vendor ID: GenuineIntel
  177. CPU family: 6
  178. Model: 158
  179. Model name: Intel(R) Core(TM) i7-7700HQ CPU @ 2.80GHz
  180. Stepping: 9
  181. CPU MHz: 2800.000
  182. BogoMIPS: 5616.00
  183. L1d cache: 32K
  184. L1i cache: 32K
  185. L2 cache: 256K
  186. L3 cache: 6144K
  187. ...
  188. ```
  189. ### 三) 使用docker创建静态webapp
  190. #### `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!
  191. #### 1. 运行`static-web app`
  192. #### `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:
  193. ```bash
  194. $ docker run --rm cloud_computing/static_site
  195. Nginx is running...
  196. ```
  197. > `--rm` 参数的作用是当container运行结束时系统自动删除该container
  198. #### 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
  199. #### 2. 将`container`映射到本地
  200. 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
  201. #### docker提供了如下一些参数
  202. | -d | 将container置于后台运行 |
  203. | :---------------------------: | :----------------------------------------------------------: |
  204. | -p local_port:container_port | 将container 的某个端口映射到本地 |
  205. | -P | 将container所有正在监听的端口全部映射到本地的随机端口 |
  206. | -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 |
  207. `**关于-v参数的说明,当你使用到-v 参数时,如**`
  208. ```bash
  209. docker run -d -v /home/data:/var/data --name test ubuntu
  210. ```
  211. `**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**`
  212. #### `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
  213. ```bash
  214. $ docker run -d -P --name static_site cloud_computing/static_site
  215. e61d12292d69556eabe2a44c16cbd54486b2527e2ce4f95438e504afb7b02810
  216. ```
  217. #### 查看docker给我们映射的端口
  218. ```
  219. $ docker port static_site
  220. 80/tcp -> 0.0.0.0:32769
  221. 443/tcp -> 0.0.0.0:32768
  222. ```
  223. #### 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
  224. #### 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)
  225. ![static-web](img/assignment2/static-web.png)
  226. `**************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***************`
  227. #### 具体步骤如下:
  228. #### 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.
  229. #### 2. 创建`/var/html`文件夹
  230. ```bash
  231. mkdir /var/html
  232. ```
  233. #### 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
  234. ```html
  235. <div class="container">
  236. <div class="row">
  237. <div class="one-half column" style="margin-top: 25%">
  238. <h4>Hello Docker!</h4>
  239. <p>This is being served from a <strong>docker</strong> container running Nginx.</p>
  240. <p>my id is xxxx,my name is xxx</p>
  241. </div>
  242. </div>
  243. </div>
  244. ```
  245. #### 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
  246. #### 5.访问本地浏览器:`http://localhost:8000/mypage`
  247. #### 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)
  248. ![浏览器界面](img/assignment2/static-web-2.png)
  249. ### 四) 熟悉Dockerfile的简单使用
  250. #### 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`
  251. #### 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
  252. ```bash
  253. $ scp demo.zip root@113.31.105.65:~
  254. root@113.31.105.65's password:
  255. demo.zip 100% 1308 142.4KB/s 00:00
  256. $ unzip demo.zip
  257. Archive: demo.zip
  258. creating: demo/
  259. inflating: __MACOSX/._demo
  260. inflating: demo/Dockerfile
  261. inflating: demo/app.py
  262. ```
  263. #### 2.查看Dockerfile
  264. #### 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`
  265. #### 首先我们使用`cat app.py`命令查看`app.py`的内容,显示如下:
  266. ```python
  267. from flask import Flask
  268. app = Flask(__name__)
  269. @app.route('/')
  270. def hello():
  271. return 'hello world!'
  272. if __name__ == '__main__':
  273. app.run(host='0.0.0.0')
  274. ```
  275. #### 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!`
  276. #### 接下来我们继续查看`Dockerfile`:
  277. ```dockerfile
  278. # 拉取python镜像作为基本环境
  279. FROM cloud_computing/python:latest
  280. # 设置额外信息
  281. LABEL description="Dockerfile Demo for ECNU"
  282. # 在container中运行命令(这一步在container安装pip依赖)
  283. RUN pip install flask -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
  284. # 将本地目录拷贝到container并且设置为工作目录
  285. ADD ./app.py /opt
  286. WORKDIR /opt
  287. # 将5000端口暴露出来
  288. EXPOSE 5000
  289. # 容器启动的执行命令
  290. CMD python app.py
  291. ```
  292. #### 可以看出`Dockerfile`的书写非常简单易懂,涉及到几个命令
  293. | FROM | 指定容器来自的镜像 |
  294. | :-----: | :----------------------------------------------------------: |
  295. | RUN | 容器中运行shell命令 |
  296. | ADD | 将本地文件传送到容器指定位置 |
  297. | WORKDIR | 将容器中某个目录设置为工作目录(当前目录) |
  298. | 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) |
  299. | CMD | 容器启动自动执行的shell命令 |
  300. | LABEL | 设置一些额外的信息 |
  301. #### 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
  302. #### 3.打包镜像
  303. #### 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`
  304. ```bash
  305. $ docker build -t user-name/image-name .
  306. ```
  307. #### 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`
  308. **************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***************