# 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***************`