nmk

Лабораторна робота №6 (2 години)

Тема: Контейнеризація застосунків за допомогою Docker.

Написання Dockerfile для простого веб-застосунку; збірка та тестування Docker-образу; публікація образу у хмарний реєстр контейнерів; запуск контейнера на хмарній VM.

Мета: Набути практичні навички контейнеризації застосунків: написання Dockerfile, збірка образу, локальне тестування, публікація до реєстру та запуск контейнера у хмарному середовищі.

Технологічний стек:

• Docker Engine (локально) або Docker Desktop (Windows/macOS)
• Node.js / Python — мова для простого веб-застосунку
• Docker Hub — безкоштовний публічний реєстр контейнерів
• VM з Лабораторної №4 — для запуску контейнера у хмарі

---

Завдання

1. Встановити Docker та перевірити його роботу
2. Написати простий веб-застосунок та Dockerfile для нього
3. Зібрати Docker-образ та запустити контейнер локально
4. Оптимізувати Dockerfile (multi-stage build або інструкція .dockerignore)
5. Опублікувати образ до Docker Hub
6. Завантажити та запустити образ на хмарній VM

---

Хід виконання роботи

Крок 1. Встановлення Docker

Windows / macOS:

• Завантажте та встановіть Docker Desktop
• Після запуску: у системному треї з’явиться іконка Docker

Linux (Ubuntu):

sudo apt update
sudo apt install -y ca-certificates curl gnupg
sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list
sudo apt update && sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io
sudo usermod -aG docker $USER  # Дозволити запуск без sudo
newgrp docker

Перевірка:

docker --version
docker run hello-world

Крок 2. Написання веб-застосунку

Створіть директорію проєкту:

mkdir lab06-app && cd lab06-app

Варіант А — Node.js:

# package.json
cat > package.json << 'EOF'
{
  "name": "lab06-app",
  "version": "1.0.0",
  "main": "server.js",
  "scripts": { "start": "node server.js" },
  "dependencies": { "express": "^4.18.0" }
}
EOF

# server.js
cat > server.js << 'EOF'
const express = require('express');
const app = express();
const PORT = process.env.PORT || 3000;

app.get('/', (req, res) => {
  res.send(`
    <h1>🌩️ Cloud Lab 06 — Docker</h1>
    <p>Hostname: ${require('os').hostname()}</p>
    <p>Version: ${process.env.APP_VERSION || '1.0.0'}</p>
  `);
});

app.get('/health', (req, res) => res.json({ status: 'ok' }));

app.listen(PORT, () => console.log(`Server running on port ${PORT}`));
EOF

Варіант Б — Python (Flask):

cat > requirements.txt << 'EOF'
flask==3.0.0
EOF

cat > app.py << 'EOF'
import os
import socket
from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def home():
    return f"""
    <h1>🌩️ Cloud Lab 06 — Docker</h1>
    <p>Hostname: {socket.gethostname()}</p>
    <p>Version: {os.environ.get('APP_VERSION', '1.0.0')}</p>
    """

@app.route('/health')
def health():
    return {'status': 'ok'}

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0', port=int(os.environ.get('PORT', 3000)))
EOF

Крок 3. Написання Dockerfile

Node.js Dockerfile:

# Dockerfile
FROM node:20-alpine

# Метадані
LABEL maintainer="lab06-student"
LABEL version="1.0"

# Робоча директорія
WORKDIR /app

# Копіювання залежностей окремо (кешування шарів)
COPY package*.json ./
RUN npm install --production

# Копіювання коду застосунку
COPY . .

# Відкриття порту
EXPOSE 3000

# Змінна оточення
ENV APP_VERSION=1.0.0
ENV NODE_ENV=production

# Команда запуску
CMD ["node", "server.js"]

Python Dockerfile:

FROM python:3.12-slim

WORKDIR /app

COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

COPY . .

EXPOSE 3000
ENV APP_VERSION=1.0.0

CMD ["python", "app.py"]

Створіть .dockerignore:

node_modules
.git
*.md
.env
__pycache__
*.pyc

Крок 4. Збірка та локальне тестування

# Збірка образу (замість <username> — ваш Docker Hub логін)
docker build -t <username>/lab06-app:1.0 .

# Перегляд створеного образу
docker images | grep lab06

# Запуск контейнера
docker run -d \
  --name lab06 \
  -p 8080:3000 \
  -e APP_VERSION=1.0.0 \
  <username>/lab06-app:1.0

# Перевірка
docker ps
curl http://localhost:8080
curl http://localhost:8080/health

# Перегляд логів
docker logs lab06

# Вхід у контейнер для дослідження
docker exec -it lab06 /bin/sh

# Зупинка та видалення
docker stop lab06 && docker rm lab06

Крок 5. Публікація образу до Docker Hub

# Реєстрація на https://hub.docker.com (якщо ще немає)
# Вхід у Docker Hub
docker login

# Тегування та публікація
docker push <username>/lab06-app:1.0

# Також позначте як latest
docker tag <username>/lab06-app:1.0 <username>/lab06-app:latest
docker push <username>/lab06-app:latest

Перевірте: відкрийте https://hub.docker.com/r/<username>/lab06-app у браузері.

Крок 6. Запуск контейнера на хмарній VM

Підключіться до VM з Лабораторної №4:

ssh -i ~/.ssh/lab04_key ubuntu@<PUBLIC_IP>

На VM встановіть Docker та запустіть ваш контейнер:

# Встановлення Docker на VM
curl -fsSL https://get.docker.com | sudo bash
sudo usermod -aG docker ubuntu
newgrp docker

# Завантаження вашого образу з Docker Hub
docker pull <username>/lab06-app:latest

# Запуск
docker run -d \
  --name lab06-cloud \
  -p 80:3000 \
  --restart=unless-stopped \
  <username>/lab06-app:latest

docker ps

У Security List / Security Group відкрийте порт 80, потім відкрийте у браузері: http://<PUBLIC_IP_VM>.

---

Контрольні запитання

1. Що таке Docker-образ та Docker-контейнер? У чому полягає різниця між ними?
2. Що таке шар (layer) у Docker-образі? Як структура Dockerfile впливає на розмір образу та ефективність кешування?
3. Поясніть призначення команд COPY, RUN, CMD, ENTRYPOINT, ENV у Dockerfile.
4. Що таке .dockerignore? Які файли слід додавати до нього та чому?
5. Чим відрізняється docker stop від docker kill? Що відбувається з процесами всередині контейнера?
6. Що таке multi-stage build у Docker? Для чого він використовується та як зменшує розмір фінального образу?

---

Вимоги до звіту

1. Вміст написаного Dockerfile
2. Вивід команди docker images з вашим образом та його розміром
3. Скриншот браузера з запущеним застосунком локально (localhost:8080)
4. Посилання на ваш образ на Docker Hub
5. Скриншот браузера з запущеним застосунком на хмарній VM (публічна IP)
6. Відповіді на контрольні запитання у файлі lab06.md
7. Посилання на GitHub-репозиторій з кодом та Dockerfile надіслати в Classroom