DockerAlt

Лабораторные работы по Docker

Подготовка рабочего места

Для выполнения всех работ достаточно установить в виртуальную машину ОС Альт Рабочая Станция 10.

Ссылка на загрузку установочного образа: https://download.basealt.ru/pub/distributions/ALTLinux/p10/images/workstation/x86_64/alt-workstation-10.0-x86_64.iso

После установки нужно обновить систему

su -

apt-get update

apt-get dist-upgrade

update-kernel -f

открыть терминал и установить Docker командой

apt-get install docker-engine

Затем добавить текущего пользователя в группу docker командой

usermod -a -Gdocker student

затем включить сервис и поставить его в автозагрузку

systemctl start docker

systemctl enable docker

перезагрузиться

reboot

[Практическая работа №1] Создание простого контейнера

Вручную

Откройте терминал хостовой машины

На базе официального стандартного Docker-образа

altlinux/base:p10

Только получить образ на компьютер можно командой:

docker pull altlinux/base:p10

создайте и запустите Docker-контейнер:

docker run -it --name=my_first_container --hostname=my-first-container altlinux/base:p10 /bin/bash

В случае успешного создания Docker-контейнера в эмуляторе терминала приглашение должно смениться на такое:

root@my-first-container:/#

Внимание! Сейчас вы внутри Docker-контейнера и можете командовать им! Если скомандовать

exit

, то контейнер завершит свою работу и найти и запустить его можно таким образом:

Найти:

docker ps -a

в ответе среди возможных прочих контейнеров должен быть такой:

f0a3cc6a8b63        altlinux/base:p10                 "/bin/bash"              15 seconds ago      Exited (0) 5 seconds ago                                my_first_container

Имя его в данном случае:

my_first_container

Идентификатор его в данном случае:

f0a3cc6a8b63

Запустить:

docker start my_first_container

или:

docker start f0a3cc6a8b63

Естественно, в конкретном случае идентификатор будет другой.

Подключиться к терминалу Docker-контейнера:

docker attach my_first_container

или

docker attach f0a3cc6a8b63

Внимание! Сейчас вы внутри контейнера и можете командовать им! Если скомандовать

exit

, то контейнер завершит свою работу придётся опять читать выше по тексту как его запускать...

Однако есть способ отключиться от терминала и не завершить Docker-контейнер:

Для этого нужно последовательно нажать сочетания клавиш:

Ctrl + P

затем

Ctrl + Q

После этого приглашение командной строки контейнера должно заменить приглашение хостовой системы.

На этом этапе мы научились запускать контейнер на базе образа. Однако наша цель -- создать собственный образ, поведение контейнеров, запущенных на базе которого который будет отличаться от поведения только что созданного нами контейнера.

Для создания собственного образа вручную необходимо внести изменения внутри нашего контейнера, а затем выполнить операцию по "превращению" нашего контейнера в образ.

Задача

Создать образ, содержащий стартовый сценарий, который будет считывать переменную окружения с именем пользователя и приветствовать пользователя по имени.

Ход работы

Запустите контейнер my_first_container и подключитесь к его терминалу (как это сделать - описано выше)

Установите внутри контейнера текстовый редактор

apt-get update
apt-get install nano

Создайте с помощью установленного редактора nano файл сценария

bootstrap.sh

со следующим содержимым:

#!/bin/bash
echo "Hello, $USER_NAME"

Сделайте файл исполняемым

chmod +x /bootstrap.sh

Проверьте работоспособность командой:

USER_NAME=Ivan /bootstrap.sh

в результате в терминал должна быть выдана строка

Hello, Ivan

Завершите контейнер, выйдя из него:

exit

Создайте новый образ на базе изменённого контейнера командой:

docker commit -a Vasya -m "My first own image" my_first_container my_first_image

Образ будет доступен в списке образов

docker images

Выполните запуск контейнера с автоматическим удалением его после завершения, передавая в команду запуска различные значения переменной окружения

USER_NAME

Примеры команды:

docker run --rm -e USER_NAME=Ivan -it my_first_image /bootstrap.sh

docker run --rm -e USER_NAME=Maria -it my_first_image /bootstrap.sh

docker run --rm -e USER_NAME=Petr -it my_first_image /bootstrap.sh

docker run --rm -e USER_NAME=Ekaterina -it my_first_image /bootstrap.sh

Автоматически (посредством файла Dockerfile)

Откройте терминал хостовой машины и создайте рабочий каталог

mkdir pr01

Перейдите в рабочий каталог

cd pr01

Создание файлов

В рабочем каталоге создайте файл

Dockerfile

по следующему шаблону (в файле нужно изменить имя и емэйл разработчика на собственное):

FROM altlinux/base:p10
MAINTAINER Vasya I Pupkin <vasya@pupkin.com>
RUN echo '#!/bin/bash' > /bootstrap.sh
RUN echo 'echo "Hello, $USER_NAME"' >> /bootstrap.sh
RUN chmod +x /bootstrap.sh
CMD /bootstrap.sh

В конце этого этапа в рабочем каталоге должен быть один файл:

Dockerfile

Создание образа контейнера

Для создания Docker-образа (image) выполните команду:

docker build -t 'my_second_image:latest' .

Для проверки существования созданного контейнера выполните команду:

docker images

Среди текста ответа должна появиться строчка с новым контейнером:

my_second_image        latest              add5d00c3dc0        7 seconds ago       72.9MB

Запуск контейнера на базе образа

Запуск контейнеров на базе созданного образа (за исключением имени образа и отсутствием необходимости указывать исполняемый скрипт (он указан непосредственно в Dockerfile)) ни чем не будет отличаться от запуска контейнеров в ходе создания образа вручную:

docker run --rm -e USER_NAME=Ivan -it my_second_image

docker run --rm -e USER_NAME=Maria -it my_second_image

docker run --rm -e USER_NAME=Petr -it my_second_image

docker run --rm -e USER_NAME=Ekaterina -it my_second_image

[Практическая работа №2] Создание контейнера для разработки приложения на языке Java

Откройте терминал хостовой машины и создайте рабочий каталог

mkdir pr02

Перейдите в рабочий каталог

cd pr02

Создание файлов

Скачайте в рабочий каталог JDK версии 19.0.1. Это можно сделать командой (рекомендуется использовать в локальной сети колледжа)

wget https://wiki.nntc.nnov.ru/download/openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

или командой (при работе вне локальной сети колледжа)

wget https://download.java.net/java/GA/jdk19.0.1/afdd2e245b014143b62ccb916125e3ce/10/GPL/openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

Распакуйте загруженный файл командой

tar -xzpf openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

В результате будет доступен каталог

jdk-19.0.1

На этом этапе архив можно удалить командой

rm openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

В рабочем каталоге создайте файл

Dockerfile_dev

по следующему шаблону (в файле нужно изменить имя и емэйл разработчика на собственное):

FROM altlinux/base:p10
MAINTAINER Vasya I Pupkin <vasya@pupkin.com>
RUN apt-get update -q -y && apt-get install nano git libX11 libX11-devel libXxf86vm libXxf86vm-devel libGL xorg-dri-swrast fonts-ttf-dejavu mate-calc -q -y
RUN mkdir /opt/jdk-19.0.1
COPY jdk-19.0.1 /opt/jdk-19.0.1
RUN echo PATH="$PATH:/opt/jdk-19.0.1/bin" > /root/.bashrc
RUN source /root/.bashrc

В конце этого этапа в рабочем каталоге должны быть файл:

Dockerfile_dev

и каталог

jdk-19.0.1

Создание образа контейнера

Далее в этом разделе будем исходить из условия, что ваш логин на https://hub.docker.com/ будет

vpupkin

а пароль

ну, вы сами знаете...

! Также стоит помнить, что в эмуляторе терминала находиться нужно в рабочем каталоге !

Для создания Docker-образа (image) выполните команду:

docker build -t 'vpupkin/java_dev:latest' -f Dockerfile_dev .

Для проверки существования созданного образа выполните команду:

docker images

Среди текста ответа должна появиться строчка с новым образом:

vpupkin/java_dev   latest              fa1a63896356        9 seconds ago       2.42GB

Запуск контейнера на базе образа

mkdir /home/student/pr02/src

На базе полученного образа запустите контейнер, пробросив внутрь контейнера локальный каталог хостовой машины:

docker run -it --mount source=/home/student/pr02/src,target=/root/src,type=bind --name=java_dev --hostname=java-dev vpupkin/java_dev /bin/bash

Также в этой команде запуска задаются: имя контейнера, имя хоста, команда, которую выполнит контейнер при запуске и указаны ключи, которые автоматически подключают терминал к контейнеру.

В случае успешного создания контейнера в эмуляторе терминала приглашение должно смениться на такое:

root@java-dev:/#

Проверка версии Java RE и компилятора должны возвращать примерно следующее:

bash-4.4# java -version
openjdk version "19.0.1" 2022-10-18
OpenJDK Runtime Environment (build 19.0.1+10-21)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 19.0.1+10-21, mixed mode, sharing)
bash-4.4# 
bash-4.4# javac -version
javac 19.0.1

Внимание! Сейчас вы внутри контейнера и можете командовать им! Если скомандовать

exit

, то контейнер завершит свою работу и найти и запустить его можно таким образом:

Найти:

docker ps -a

в ответе среди возможных прочих контейнеров должен быть такой:

8e5f4fd0a99b        vpupkin/java_dev   "/bin/bash"         3 minutes ago       Exited (0) 6 seconds ago                       java_dev

Имя его в данном случае:

java_dev

Идентификатор его в данном случае:

8e5f4fd0a99b

Остальное пока не важно, однако можно догадаться за что отвечают остальные параметры...

Запустить:

docker start java_dev

или:

docker start 8e5f4fd0a99b

Естественно, в конкретном случае идентификатор будет другой.

Подключиться к терминалу:

docker attach java_dev

или

docker attach 8e5f4fd0a99b

Внимание! Сейчас вы внутри контейнера и можете командовать им! Если скомандовать

exit

, то контейнер завершит свою работу придётся опять читать выше по тексту как его запускать...

Однако есть способ отключиться от терминала и не завершить контейнер:

Для этого нужно последовательно нажать сочетания клавиш:

Ctrl + P

затем

Ctrl + Q

После этого приглашение командной строки контейнера должно заменить приглашение хостовой системы.

На этом этапе мы научились создавать образ контейнера и запускать контейнер на его базе.

Сборка приложения на языке Java в docker-контейнере

Перейдём в каталог

cd /root/src/

Склонируем проект приложения на Java

git clone https://gitlab.nntc.nnov.ru/vlad.tancev/simple-counter

Перейдём в проект

cd simple-counter

Исходя из рекомендаци в файле README.md выполним сборку проекта

bash mvnw install
bash mvnw dependency:copy-dependencies

В случае успешной сборки в терминале котейнера долждно быть написано что-то похожее на это:

[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

На этом этам сборки приложения заврешён.

Теперь наша задача - запустить приложение прямо на хостовой машине (но выполняться оно будет в контейнере).

Запуск собранного приложения в docker-контейнере на базе образа с JDK

Запустим новый контейнер командой:

docker run --rm -it -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix --mount source=/home/student/pr02/src,target=/root/src,type=bind --name=java_test --hostname=java-test vpupkin/java_dev /bin/bash

Для успешного запуска графического приложения, работающего в контейнере, с возможностью отображения графического интерфейса, в этой команде сделано две вещи:

Первая: установлена (внутрь контейнера) переменная окружения

DISPLAY

равная значению аналогичной переменной окружения хостовой системы.

Вторая: проброшено устройство

/tmp/.X11-unix

из хостовой системы в контейнер.

Также добавлено монтирование каталога src для обмена файлами межу контейнером и хостовой системой, а также добавлена опция

--rm

которая уничтожает контейнер после его завершения (за данные мы не переживаем, они же лежат локально в каталоге src, который каждый раз монтируется при старте в новый контейнер).

Эта опция сюда добавлена, поскольку сама команда старта контейнера содержит в себе цель запускать именно оболочку /bin/bash для ручного тестирования запуска собранного приложения.

Предполагается, что после такого тестирования контейнер не нужен и при выходе из него его логичнее всего автоматически удалять.

Когда работа собранного приложения протестирована и есть понимание, что всё работает корректно, можно приступать к сборке образа для production-контейнера, в котором необходимо оставить необходимое и достаточное количество библиотек, необходимых только для запуска уже собранного приложения, а пакеты и утилиты, необходимые для сборки, не включать в результирующий образ.

Важный момент: В некоторых операционных системах может потребоваться выполнить команду

xhost +

для разрешения подключения контейнера к графической оболочке X-сервера.

Тестовый запуск приложения можно выполнить командами:

cd /root/src/simple-counter/
java --module-path=target/dependency/ --add-modules javafx.controls,javafx.fxml -cp target/demo_up04-1.0-SNAPSHOT.jar com.example.demo_up04.DemoApplication

Отвечаем на главный вопрос?

Вопрос звучит так:

Если мы уже собрали приложение, то нужно ли конечному пользователю инструменты для сборки приложения, которые были нужны в сборочном контейнере, и исходный код приложения?

Не нужны по нескольким причинам:

1. Исходный чаще всего остаётся интеллектуальной собственностью компании-разработчика и не должен оказаться у заказчика
2. Наличие на Production-системе компилятора какого-либо языка и/или каких-либо средств разработки является потенциальной уязвимостью системы
3. Инструменты сборки и тестирования никогда не понадобятся конечному пользователю на Production-системе, но всегда будут занимать место на файловой системе контейнера

Поэтому для конечного пользователя целесообразно создать новый образ, исключив оттуда всё лишнее и оставив лишь непосредственно готовое приложение.

Как это сделать -- см. в следующей практической работе.

[Практическая работа №3] Создание контейнера для запуска Java-приложения

Откройте терминал хостовой машины. Создайте рабочий каталог

mkdir pr03

Перейдите в рабочий каталог

cd pr03

Создание файлов

В рабочем каталоге создайте файл

Dockerfile_prod

по следующему шаблону (в файле нужно изменить имя и емэйл разработчика на собственное):

FROM altlinux/base:p10
MAINTAINER Vasya I Pupkin <vasya@pupkin.com>
RUN apt-get update -q -y \
    && apt-get install nano su libX11 libX11-devel libXxf86vm libXxf86vm-devel libGL xorg-dri-swrast fonts-ttf-dejavu mate-calc -q -y \
    && apt-get autoclean \
    && apt-get autoremove

RUN adduser app

RUN mkdir /opt/jdk-19.0.1
COPY jdk-19.0.1 /opt/jdk-19.0.1

RUN mkdir /opt/app
COPY app /opt/app
COPY startup.sh /
RUN chmod +x /startup.sh

RUN echo "PATH=$PATH:/opt/jdk-19.0.1/bin" > /home/app/.bashrc
RUN echo "export JAVA_HOME=/opt/jdk-19.0.1" >> /home/app/.bashrc

USER app

CMD /startup.sh

Создайте каталог app в рабочем каталоге

mkdir app

Скопируйте исполняемый файл, полученный в предыдущей работе в рабочий каталог

/bin/cp -rf ../pr02/src/simple-counter/target app/

Скачайте в рабочий каталог JDK версии 19.0.1. Это можно сделать командой (рекомендуется использовать в локальной сети колледжа)

wget https://wiki.nntc.nnov.ru/download/openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

или командой (при работе вне локальной сети колледжа)

wget https://download.java.net/java/GA/jdk19.0.1/afdd2e245b014143b62ccb916125e3ce/10/GPL/openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

Распакуйте загруженный файл командой

tar -xzpf openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

На этом этапе архив можно удалить командой

rm openjdk-19.0.1_linux-x64_bin.tar.gz

Создайте в рабочем каталоге файл

startup.sh

со следующим содержимым

#!/bin/bash
source /home/app/.bashrc
cd /opt/app
java --module-path=target/dependency/ --add-modules javafx.controls,javafx.fxml -cp target/demo_up04-1.0-SNAPSHOT.jar com.example.demo_up04.DemoApplication

В конце этого этапа в рабочем каталоге должно быть два файла:

Dockerfile_prod
startup.sh

И два каталога:

jdk-19.0.1
app

Создание образа контейнера

Далее в этом разделе будем исходить из условия, что ваш логин на https://hub.docker.com/ будет

vpupkin

а пароль

ну, вы сами знаете...

! Также стоит помнить, что в эмуляторе терминала находиться нужно в рабочем каталоге !

Для создания Docker-образа (image) выполните команду:

docker build -t 'vpupkin/java_prod:latest' -f Dockerfile_prod .

Для проверки существования созданного контейнера выполните команду:

docker images

Среди текста ответа должна появиться строчка с новым контейнером:

vpupkin/java_prod   latest              20bb2900074d        16 seconds ago      217MB

! Обратите внимание на размер контейнера !
Сравните размер контейнера с размером контейнера java_dev из предыдущей работы

Запуск контейнера на базе образа

Создадим каталог для обмена данными с контейнером

mkdir $HOME/data

На базе полученного образа запустите контейнер, пробросив внутрь контейнера локальный каталог хостовой машины:

docker run -it -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix --mount source="$HOME/data",target=/home/app/data,type=bind --name=java_prod --hostname=java-prod vpupkin/java_prod

При запуске контейнера таким образом не указывается команда, т.к. она задаётся в файле

Dockerfile_prod

строчкой

CMD /bin/su -c "/startup.sh" app

Результатом запуска контейнера должно стать запущенное внутри контейнера графическое приложение с отображением графического интерфейса на хостовой машине.

При закрытии окна графического приложения контейнер будет завершён и будет доступен среди списка контейнеров

docker ps -a

Повторный запуск уже существующего контейнера можно осуществить по имени контейнера командой:

docker start java_prod

[Практическая работа №4] Взаимодействие двух контейнеров по сети

Задача: Запустить Java-приложение в контейнере с именем c2, который взаимодействует с базой данных Mariadb, запущенной в контейнере с именем c1

Загрузка образа для контейнера с mariadb

docker pull mariadb

Создание сетевого моста

docker network create net_c1_c2

Проверить список сетевых мостов можно командой

docker network list

Запуск контейнера c1 и подготовка базы данных

Создать контейнер с базой данных Mariadb и задать пароль пользователя root через переменную окружения

docker run --name=c1 --hostname=c1 -e MARIADB_ROOT_PASSWORD=123321 -e MARIADB_DATABASE=java_app_db -e MARIADB_USER=java_app_user -e MARIADB_PASSWORD=java_app_password --network net_c1_c2 -d mariadb

Проверить корректность подключения к Mariadb с созданным пользователем к созданной базе данных (подключиться к консоли контейнера c1 и воспользоваться клиентом mysql)

docker exec -it c1 /bin/bash

Внутри контейнера запустить клиент mysql с параметрами подключения к бд:

mysql -u java_app_user -pjava_app_password -h localhost java_app_db

Выход из mysql и из контейнера

exit
exit

Запуск контейнера c2 с Java-приложением

Запуск контейнера с Java-приложением производится аналогично запуску, подробно описанному в практической работе №3 с учётом ряда нюансов:

1. Необходимо учитывать, что имя запускаемого контейнера должно быть

с2

2. Необходимо учитывать, что имя хоста запускаемого контейнера должно быть

с2

3. Необходимо учитывать, что для корректного подключения Java-приложения к базе данных, доступной в контейнере с именем_контейнера=именем_хоста=с1 необходимо при запуске контейнера с2 передать набор переменных окружения для настройки Java-приложения на работу с базой данных в контейнере c1

DB_HOST=c1
DB_PORT=3306
DB_NAME=java_app_db
DB_USER=java_app_user
DB_PASS=java_app_password

Пример команды для запуска контейнера c2 (запуск контейнера осуществляется на базе образа, созданного в практической работе №3)

docker run -it -e DISPLAY=$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix --name=c2 --hostname=c2 -e DB_HOST=c1 -e DB_PORT=3306 -e DB_NAME=java_app_db -e DB_USER=java_app_user -e DB_PASS=java_app_password --network net_c1_c2 vpupkin/java_prod

При необходимости монтирования директорий хостовой машины в контейнер также могут быть использованы дополнительные параметры, как было показано в примере запуска контейнера в практической работе №3 с параметром

--mount source="$HOME/data",target=/home/app/data,type=bind

В данном примере этот параметр опущен, т.к. тестовое приложение не имеет функций чтения и записи файлов.

Самостоятельное задание

Подготовка

Придумать уникальный префикс для именования названий, завязанный на фамилию и инициалы обучающегося.

Например, для обучающегося

Иванов Иван Иванович

Префикс (<prefix>) будет состоять из фамилии и инициалов

ivanov_ii

Тогда в приведённых ниже примерах необходимо

<prefix>

заменять на

ivanov_ii

Например

ivanov_ii_container_db

Выполнение задания

Используя справку по docker и набор выполненных практических работ запустить тестовое Java-приложение в двух контейнерах, аналогичных контейнерам с1 и с2, исходя из следующих параметров:

0. Сетевой мост должен иметь имя

net_<prefix>

1. Контейнер с базой данных должен иметь имя

<prefix>_container_db

и хостовое имя

<prefix>-container-db

2. Контейнер с Java-приложением должен иметь имя

<prefix>_container_app

и хостовое имя

<prefix>-container-app

3. База данных должна иметь название

<prefix>_application_db

имя пользователя

<prefix>_application_user

пароль

<prefix>_applicationPassw0rd123

Ход работы отразить в отчёте по практической работе №4

[Практическая работа №5] Взаимодействие двух контейнеров по сети (docker-compose)

Предисловие

Решаемая в данной практической работе задача аналогична задаче из практической работы №5. Отличия состоят в том, что в практической работе №4 запуск двух контейнеров, взаимодействующих в изолированной сети, осуществляется пользователем вручную, путём выполнения команд

docker run ...

Для автоматизации запуска приложений, компоненты которых разделены по контейнерам (их (приложения в контейнерах) ещё называют микросервисами) может быть использован инструмент

docker-compose

Инструмент docker-compose (можно перевести как "композиция из докер контейнеров") предназначен для того, чтобы автоматически запустить несколько docker-контейнеров в одном контексте (как правило, под контекстом подразумевается общая сеть, изолированная от хостовой системы но доступная для всех контейнеров композиции (как говорят DevOps-инженеры -- "композы")).

В практической работе №2 мы изучали два способа создания образа для docker-контейнера: ручной и автоматический. Ручной способ подразумевал выполнение ряда действий в контейнере, запущенном на базе стандартного образа, вручную, с последующим созданием образа на базе контейнера -- также вручную. В результате был получен образ, на базе которого можно запускать новые контейнеры. Автоматический способ подразумевал решение аналогичной задачи (которая решалась вручную), но без участия пользователя. Т.е. пользователь один раз описывал файл (Dockerfile), на базе которого командой

docker build...

производилась сборка образа

Создайте рабочий каталог и перейдите в него

mkdir composemoodle
cd composemoodle

Создайте файл

docker-compose.yml

со следующим содержимым

version: "2.2"
services:
  mariadb:
     image: "mariadb:latest"
     environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=123321
      - MYSQL_ALLOW_EMPTY_PASSWORD=no
      - MYSQL_DATABASE=mdatabase
      - MYSQL_USER=muser
      - MYSQL_PASSWORD=123456
  moodle:
    ports:
      - "8080:8080"
      - "8443:8443"
    image: "bitnami/moodle:latest"
    environment:
      - ALLOW_EMPTY_PASSWORD=no
      - MOODLE_DATABASE_USER=muser
      - MOODLE_DATABASE_PASSWORD=123456
      - MOODLE_DATABASE_NAME=mdatabase
      - MOODLE_DATABASE_HOST=mariadb
      - MOODLE_USERNAME=user
      - MOODLE_PASSWORD=123321
      - MOODLE_EMAIL=user@host.com
      - MOODLE_SITE_NAME=user_moodle

В результате в рабочем каталоге должен быть файл:

docker-compose.yml

В рабочем каталоге выполнить команду для запуска проекта

docker-compose up