Jupyterを使ったハンズオンセミナーをdockerを使って開催する方法

やりたいこと

• Jupyterなどを使ったハンズオンセミナーを開催したいとします。
• 実行環境は、dockerで用意することにします。
• Tmpnbのように、受講者ごとに動的にdockerコンテナを立ち上げて利用できるようにします。

実現イメージ

• pythonのflaskを使って、webサーバを立ち上げます。
• セミナーの受講者がアクセスすると、自動的にセミナーイメージからコンテナを起動して、そのアドレスをリダイレクトします。
• 下記の説明では、Ubuntu(15.10)上の docker(1.10.2)で確認しています。

webサーバでは、pythonのflaskとdockerの両方を動かします。
これをdockerで提供するのですが、どうせ、ホストでdockerを動かすので、ホストの環境を利用しましょう。pythonもexeとdllを別イメージからvolumeにコピーして、使うことにします。

Step 1. Making volume for python

pythonとflaskの実行環境を持ったtsutomu7/py3flask(Dokcerfile)からファイルをコピーして、pythonという名前のvolumeを作成します。コンテナはコピー後、廃棄します。

bash

docker volume rm python
docker run -it --rm -v python:/usr/local tsutomu7/py3flask sh -c "\
    cp /usr/bin/python3.5 /usr/local/bin/python && \
    cp /lib/ld-musl-x86_64.so.1 /usr/local/lib && \
    ln -s /usr/local/lib/ld-musl-x86_64.so.1 /usr/local/lib/libc.musl-x86_64.so.1 && \
    cp /usr/lib/libpython3.5m.so.1.0 /usr/local/lib/ && \
    cp -r /usr/lib/python3.5/ /usr/local/lib/"

Step 2. Start server

tsutomu7/seminar(Dockerfile)を使ってwebサーバを起動します。

• IMAGE環境変数で受講者に起動させたいdockerイメージを指定します。
• PORT環境変数でそのイメージの利用するポート番号を指定します。
• CoreOSなどのように"/lib/x86_64-linux-gnu"がない場合は、その部分をとってください。

bash

docker run -it --rm \
   -v /lib/x86_64-linux-gnu/:/lib/x86_64-linux-gnu/:ro \
   -v /lib64:/lib64:ro \
   -v /usr/bin:/usr/bin:ro \
   -v /usr/lib:/usr/lib:ro \
   -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock:ro \
   -v python:/usr/local \
   -p 5000:5000 \
   -e IMAGE=tsutomu7/jupyter \
   -e PORT=8888 \
   tsutomu7/seminar

Step 3. Access

ネットワークにつながったPCから「webサーバのホストのアドレス:5000」にブラウザでアクセスしてください。自動的に新しい dockerコンテナが起動し、そのアドレスがリダイレクトされます。
同じPCからのアクセスは、1つのコンテナで対応します。

サーバプログラムの説明。

pythonもdockerも借り物なので、このサーバイメージは、5MBしかないです。中のプログラム(seminar.py)を説明します。

seminar.py

import os
from flask import Flask, request, redirect
from subprocess import run
app = Flask(__name__)
dct = {}

@app.route('/')
def hello_world():
    addr = request.environ['REMOTE_ADDR']
    if addr not in dct:
        img = os.environ.get('IMAGE', 'tsutomu7/jupyter')
        prt = os.environ.get('PORT', '8888')
        cid = 8001 + len(dct)
        run(['docker', 'run', '-d', '--name', str(cid), '-p', '%d:%s' % (cid, prt), img])
        srvr = request.environ['HTTP_HOST']
        if ':' in srvr:
            srvr = srvr[:srvr.index(':')]
        dct[addr] = 'http://%s:%d' % (srvr, cid)
    return redirect(dct[addr], 302)

if __name__ == '__main__':
    app.run('0.0.0.0', 5000)

• 同じPCからのアクセスでは、同じコンテナを使うようにします。その対応関係(アクセス元アドレス→コンテナのアドレス)をdctという辞書で持ちます。
• addrに、アクセス元アドレスを入れます。
• addrが最初のアクセスの時、以下を実行します。
  • imgに、受講者用のイメージ名を環境変数IMAGEから取得します。
  • prtに、そのイメージで用いるポート番号を環境変数PORTから取得します。
  • cidに、受講者用コンテナに対し、サーバ側で用いるポート番号を計算します。(8001から通し番号)
  • 受講者用コンテナを起動します。
  • srvrに、サーバのアドレスを入れて、元のポート番号(5000)を消して、新しいコンテナのポート番号を足して、dct[addr]に設定します。
• dct[addr]にリダイレクトします。

以上