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摘要：文章针对Linux实验管理过程中遇到的一些常见问题，提出一种利用开源轻量级容器技术构建Linux实验平台的创新方式。文章介绍了基于Docker进行Linux实验平台部署的整个过程，由教师为每次课配置Linux运行环境并打包成镜像文件上传到私有仓库，学生拉取打包好的镜像文件，完成运行和配置工作。实践证明，Docker技术实现了定制Linux实验环境并快速部署和保存等功能，有效地解决了传统Linux实验平台存在的问题。
关键词：Docker；容器；Linux实验环境；虚拟仿真
本文引用格式：王湘渝等.Docker技术在构建Linux实验平台中的应用[J].教育现代化，2019，6（46）：120-123.
Application of Docker in Construction of Linux Experimental Platform
Wang Xiang-yu1,Qiu Chun-rong2
（1.software Institute,Hunan Vocational College of Science and Technology,Changsha,China;2.Changsha Social Work College,Changsha,China)
Abstract:This paper proposes a innovative method of constructing Linux experimental platform using an open-source lightweight container in order to solve some common problems in the management of Linux experiment technology.This paper introduces the whole process of deploying Linux experimental platform based on Docker.The teachers configure the Linux operating environment for each class and upload the image files to the private registry.The students pull the mirror and complete the operation and configuration work.It is proved that Docker technology has realized the functions of customized Linux experimental environment and rapid deployment and back up,which solves the problems existing in the traditional Linux experimental platform effectively.
Keywords:Docker；container；Linux experimental platform；virtualized simulation
一 Linux实验平台改进必要性
随着云计算技术的发展，Linux操作系统应用使用越来越广泛，特别是Linux作为部署Openstack、Docker等云计算平台的基础操作系统，越来越受到重视[1,2]。高校普遍在信息类专业群里开设了Linux操作系统课程。在Linux操作系统实验平台的建设和管理中，经常面对以下问题[3]：
（1）Linux存在多种发行版本，主流的有Centos、Ubuntu、Fedora，它们之间配置方法和命令都有差异，需要分别搭建各自运行环境。而且Linux每个版本自身的也有较大变化，如从CentOS 6.5到CentOS 7的配置命令就有较大改变。教学时，一旦选择了一个版本的Linux系统，中途再想用其他版本，将非常不方便。教师经常为选择Linux版本，以及搭建相应的实验环境而发愁[4]。
（2）Linux实验配置步骤多，各种服务之间关联多，配置时间长，往往一次课配置不完，还需下次课接着配置。一般机房环境都是设置成计算机重启还原，不能进行配置的保留，往往学生下次课需重复配置，耽误了不少教学时间。针对以上问题，本文设计采用Docker容器技术来实现快速拉取为每次课定制的Linux镜像文件，学生在课堂上能运行任意版本的Linux系统进行实验，并能将当次做的Linux实验环境打包成镜像上传，以方便下次课接着做未完成的实验。
二 方案设计
（一）Docker技术简介
Docker技术可以将应用开发程序、应用服务配置以及其依赖包保存到一个容器镜像中，然后发布到任何流行的Linux版本机器上，它提供了一个可供应用程序运行的独立空间[1]。Docker扩展了Linux容器，通过一个高层次的API为进程单独提供轻量级的虚拟环境。与传统虚拟机不同的是，一个Docker容器并不包含一个单独的操作系统，而是基于已有基础设施中操作系统所提供的功能来运行[5,6]。一个完整的Docker有以下几个部分组成dockerClient客户端、Docker Daemon守护进程、Docker Image镜像、DockerContainer容器[7]。Docker服务的架构图如图1所示。
（二）基于Docker的Linux实验平台设计
Linux实验平台设计由Linux私有仓库、Linux镜像、Docker容器组成[8]，操作流程如图2所示。
（1）Linux私有仓库
Linux私有仓库是Docker镜像库，也是一个容器，里面存放各种镜像。Linux实验平台将在机房的服务器上安装运行自己本地的私有镜像仓库，上传Centos、Ubuntu等多个Linux仓库（Repository）镜像。由于Docker仓库的镜像文件是经过压缩，所占空间小，学生下载速度非常快。
（2）Linux镜像
镜像定义类似“面向对象的类”，从一个基础镜像（Base Image）开始。构建一个镜像实际就是安装、配置和运行的过程。Linux镜像采用公有仓库下载的Linux作基础镜像，然后采用分层存储教学所需要的应用软件和服务环境配置，方便学生直接在准备好的环境里进行操作。
（3）Docker容器
Docker容器是一个镜像的运行实例。运行一个Ubuntu容器的命令：$docker run-it ubuntu/bin/bash。拉（pull）镜像，Docker Engine检查ubuntu镜像是否存在，如果本地已经存在，使用该镜像创建容器，如果不存在，Docker Engine从镜像库拉镜像。容器运行不需要硬件虚拟机运行完整操作系统邓额外开销，对系统资源利用率高。
三Linux实验平台环境配置
1网络配置
Linux实训平台包括教师机、学生机、Linux仓库，它们的IP地址都采用同一网段地址。网络架构如图三：
2环境配置
Linux仓库、教师机、学生机都需要安装CentOS 7以上操作系统，内核版本不低于3.10。安装Docker版本不低于1.10。
四 系统实现
（一）搭建Linux私有仓库
Linux私有仓库是集中存放各种版本Linux镜像的地方，老师提前从公有仓库，如Docker Hub中拉取Linux镜像到本地私有仓库。根据教学需要在Linux镜像上定制安装教学环境，如添加、配置软件，最后上传到Linux私有仓库[9]。搭建Linux私有仓库docker pull registry //从公有仓库拉取仓库镜像registry docker run-d-p 5000:5000-restart=always--name Linux-Registry registry:latest//运行仓库镜像vi/etc/sysconfig/docker//在Linux仓库、教师机和学生机设置私有仓库地址A D D_R E G I S T R Y='--a d d-r e g i s t r y 10.0.6.10:5000'INSECURE_REGISTRY='--insecure-registry 10.0.3.10:5000'从公有仓库Docker hub拉取Linux镜像Docker pull Centos:latest docker t ag ff426288ea 90 10.0.6.10:5000/centos:latest//修改centos镜像为私有仓库标签 docker push 10.0.6.10:5000/centos:latest//上传镜像到Linux仓库
（二）定制Linux镜像Centos
当从Docker Hub拉取Linux镜像不能满足教学需要时，就需要定制这些镜像。以Centos7.0为例，配置一个企业Linux平台综合案例，要求在Centos 7.0上配置DNS、FTP、WEB、邮件等服务。在Centos7.0镜像上配置好网络、yum源、安装vim等工具将大大提高学生配置速度。
（1）运行Centos7.0基础镜像
Yum run–name centosserver 10.0.6.10:5000/centos:latest
（2）定制Centos7.0镜像
Yum exec-it centosserver/bin/bash //进入到
centos容器
Vi/etc/yum.repod.s/local.repo //配置YUM
源
[centos]
name=centos
baseurl=ftp://10.0.6.11 gpgcheck=0
enabled=1
yum-y install vim //安装vim文本编辑器
（3）将容器保存为新镜像
docker commit–author Tao Wang centosserver CentOS:v2 docker push 10.0.6.10:5000/centos:v2//上传镜像到Linux仓库
（三）从Linux私有仓库下载镜像，完成实验
学生从Linux私有仓库下载镜像，摆脱从公有仓库拉取时网络稳定性不足的限制。学生完成当次课实验后，将自己所做的Linux容器保存成自己命名的新的镜像，并上传到Linux私有仓库中，方便下次课接着自己的实验做。从私有仓库下载定制镜像 Docker pull 10.0.6.10:5000/centos:v2运行Centos镜像，完成实验Yum run-it–name 01chenchaocentosserver 10.0.6.10:5000/centos:v2将运行的容器转换成镜像 Docker commit 01chenchaocentosserver 10.0.6.10:5000/01chenchaocentosserver:v1学生上传自己的镜像文件，方便自己下次课接着做实验Docker push 10.0.6.10:5000/01chenchaocentoss erver:v1
五结束语
本文通过定制、拉取、运行、上传Centos系统的成功，表明了Linux实验平台的可行性，验证了Docker容器的快速部署和轻量级的特点，展现了Docker类似集装箱的技术在学校实验平台的广泛应用前景。未来还需考虑Docker在其他课程实验环境的部署，以及Docker在Windows系统中的应用等方面。
参考文献
[1]武志学.云计算虚拟化技术的发展与趋势[J].计算机应用,2017,37(04):915-923.
[2]中国信息通信研究院[R].云计算白皮书(2017),2016-09.
[3]郭芸,吴娴,张魁.VMware vSphere在构建Linux虚拟机实验平台中的应用[J].实验技术与管理,2016,33(06):136-139+144.
[4]梁正平,申向军,洪皓.Linux创新教学实验中心的建设与探索[J].实验技术与管理,2011,28(12):127-131.
[5]张延冬,邢艳芳.基于Docker的运维平台设计[J].计算机时代,2018(04):16-18+22.
[6]彭勇,谢剑,童遥,申光.一种基于Docker的数据中心云平台实现方法及系统[J].中兴通讯技术,2017,23(02):60-62.
[7]张忠琳,黄炳良.基于openstack云平台的docker应用[J].软件,2014(11):73-76.
[8]王湘渝,黄蓉.高职云计算技术专业实践教学模式的研究[J].电脑知识与技术,2018,14(18):97-100.
[9]华为Docker实践小组.Docker进阶与实战[M].北京：工业出版社,2016.
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