基于案例的Docker课程教学探究——以“Python应用程序容器化”为例

卢春光，秦惜梦

（河南职业技术学院 现代信息技术学院，河南 郑州 450000）

0 引言

随着信息技术的快速发展，各种新技术层出不穷，容器作为云计算中的热门技术在不同行业方向发挥着积极的影响。目前，各行业缺少掌握容器技术的专业技术人才，Docker是现今比较主流的容器平台，许多高职院校相继开始Docker容器技术相关课程，加大对专业技术人才的培养。当前的Docker容器技术教学存在内容枯燥等现象，本文提出的以“Python应用程序容器化”进行案例式教学的方法，可以使学生更加容易掌握Docker技术，对于提高课堂教学质量具有较好的效果。

1 现状分析

在不同高职院校，Docker容器技术相关课程设置方式有所区别，有些高职院校在计算机相关专业单独开设容器技术课程，有些则是融入云计算技术课程中。目前，对容器技术的研究主要是Docker在其他系统或者课程中的应用。周桥［1］提出将OBE理念融入Docker容器技术课程，进行混合式实践教学分析和研究。李艳红［2］提出将Docker技术融入搭建研发环境或者部署环境，对网络课程教学进行了一定的分析和研究。谢睿等［3］提出基于Docker技术，从服务模块、镜像管理模块、资源调度模块、集群管理模块和Web管理服务模块对高校中空闲的PC资源和网络资源建立PaaS平台进行了分析和设计。徐峰等［4］分析了容器技术的原理，对Docker技术在旧服务器上部署带桌面的Linux操作系统进行了研究。鲍洪生［5］对Docker部署靶机和CTF平台在网络安全教学中的使用进行了分析和研究。朱来雪［6］分析了Docker技术的使用，研究了将多个服务部署到单台服务器，提高了服务器的使用效率。王湘渝等［7］基于Docker对Linux实验平台进行了部署，分析了Docker容器的特点和应用场景。多数课程教学过程中理论内容较多，而高职院校学生大多学习能力较差，对理论知识缺乏兴趣，不知道如何将知识点应用于实践。本文以“Python应用程序容器化”为例，将各个知识点融入案例，对Docker容器技术课程进行案例式教学，使学生从实践中学习，提高了学生的学习兴趣，提升了课程的教学效果。

2 Docker容器技术

Docker容器技术是一种轻量的虚拟化，可以隔离不同的进程和资源，在系统开发、软件测试以及实际生产中具有广泛的应用。Docker版本有企业版(Docker EE）和社区版(Docker CE），企业版具有更丰富的功能，需要额外收费；社区版可以免费使用，功能虽然较少，但能够满足日常的教学和学习使用。

Docker容器可以部署在不同的操作平台。Windows平台，可以通过下载DockerToolbox的exe安装包直接安装；Linux平台，可以在线或离线安装，在线安装需要对Linux系统进行一些环境设置，例如防火墙、Selinux等服务要关闭，设置国内稳定的镜像仓库源等，使用“yum install-y docker-ce”即可完成最新版的Docker安装。使用“docker version”命令可以查看安装的Docker版本，通过“docker run hello-world”命令运行hello-world镜像来验证Docker CE是否能够正常使用。

3 Python应用程序容器化

Docker课程的知识点比较零碎，多数在教学中忽视了学生学习课程的目标是对知识的具体应用，尤其是高职院校的学生，如果没有案例应用，几乎很难对知识达到掌握。笔者主要教授计算机网络专业的学生，对于Linux操作系统的使用比较熟练，因此在教学过程中对该部分内容进行精简化讲授，重点讲解Docker的实际应用。Python作为当前非常流行的编程语言，在大数据、人工智能等方向应用广泛，学校计算机大类的专业几乎都开设了Python相关课程，以“Python应用程序容器化”为案例进行课程教学，可以使大部分学生更容易接受。

3.1 创建Python项目

Flask是一个轻量级的Web框架，可用于Python Web开发，通过Docker技术可以快速部署Flask应用。Flask应用的部署需要编写的Python文件非常简单，对于高职院校的学生，比较容易上手，排错也比较简单。在系统的Root目录下，通过“mkdir python-flask”命令创建名为“python-flask”的Python项目，通过“touch flask_test.py”命令创建Python应用文件“flask_test.py”，编辑代码如下所示。

3.2 Dockerfile部署应用

Docker构建镜像的方式有两种，基于容器生成镜像和基于Dockerfile生成镜像。Dockerfile文件由不同的指令和参数构成，每一条指令构建镜像的一层，文件中的内容描述了构建镜像需要的所有操作。Docker可以通过创建好的Dockerfile文件方便快速地构建Docker镜像，当需要添加、删除或者修改镜像时，直接在Dockerfile文件中进行即可快速重新生成镜像。在项目目录“python-flask”下通过“touch Dockerfile”命令创建Dockerfile文件，编辑内容如下所示。

为了方便部署，需要在项目目录“python-flask”下，通过“touch requirements.txt”命令创建一个名为“requirements.txt”的文件，将Dockerfile文件中需要安装的依赖包及其版本写入文件。这里仅需要安装Flask，在“requirements.txt”文件中直接写入Flask。

编辑完成Dockerfile文件，在项目目录“pythonflask”下，通过命令“docker build-t flask_web：1.0.”构建名为“flask_web”标签为1.0的镜像。Docker将会按照Dockerfile文件中每一层的内容，执行基础镜像的拉取、依赖包的安装、相关环境的配置和启动命令参数的配置等操作。可以通过“docker images”命令查看当前所有的镜像，或者通过“docker images flask_web：1.0”命令直接查看上述构建的镜像。通过命令“docker run--name flask-web-p 5000∶5000 flask_web：1.0”即可使用上述构建的镜像，启动名为“flask-web”容器。

打开浏览器，输入“http：//192.168.200.191∶5000/”即可查看部署好的应用，Python应用部署如图1所示。

图1 Python应用部署

3.3 Docker Compose部署应用

通过“docker run”命令可以方便地启动单个容器，部署单个应用程序，对于多个容器和多个应用程序的部署，可以使用Docker Compose进行自动构建和编排。在项目目录“python-flask”下创建一个Docker Compose文件“docker-compose.yml”，编辑内容如下所示。

通过“docker-compose up”命令，可以启动应用程序。在“docker-compose.yml”文件中定义了一个服务Flask_web，使用Dockerfile文件构建的镜像启动服务，同时设置了Volumes卷将项目目录挂载到了容器中的“/code”目录，可以使用户在不需要停止服务的状态下修改“flask_test.py”程序代码，并且立即生效。修改内容如下。

修改完成后，对浏览器执行刷新操作，即可看到效果，如图2所示。

图2 修改后的应用部署

通过对Python应用的部署实例，学生可以对Docker镜像的构建方法、Dockerfile文件的编写、Docker容器的运行以及Docker容器的编排有了一个循序渐进的认识，通过Docker Compose使学生更清晰地认识到容器技术的优势，加深对Docker容器技术在项目开发中应用的理解。案例的学习，使学生能够学以致用，能够增加学习的成就感，增强进一步学习的热情和兴趣。

4 结语

本文分析了高职院校Docker容器课程的教学现状，提出通过将“Python应用程序容器化”案例融入课程教学的方法，由浅入深地介绍了Docker学习过程中的镜像构建、容器运行、Dockerfile和Docker Compose等重要知识点，使学生通过简单项目的部署，激发学习兴趣，增强课堂的教学效果。