💻 TP : Créer et manipuler des conteneurs

1. Présentation et objectifs

L’objectif de ce TP est d’apprendre à utiliser Podman pour créer et manipuler des conteneurs de manière interactive à partir d’images de conteneurs pré-existantes, de gérer le cycle de vie d’un conteneur, et de manuellement déployer des petits programmes au sein des dits conteneurs.

Lorsque le sujet de TP vous propose d’exécuter une commande, il est demandé que vous arriviez à comprendre tout ce que comporte cette commande. Prenez le temps de bien lire et décortiquer chaque commande qui vous est proposée, et n’hésitez pas à poser des questions.

2. Connexion au serveur de déploiement

Toute la suite du TP devra être effectuée sur l’environnement de déploiement. Vous pouvez donc commencer par ouvrir un terminal et ouvrir une session SSH à distance sur ce dernier, comme vous avez appris à le faire dans le 💻 TP : Découverte de l’infrastructure et des outils.

Il est tout à fait possible d’ouvrir plusieurs terminaux en parallèle. Vous pouvez ainsi, si nécessaire ouvrir plusieurs connexions vers le serveur de déploiement. Cela peut être utile par exemple pour lancer un conteneur dans un premier terminal (avec run), et l’observer (avec ps ou logs) ou le manipuler (avec stop ou rm) depuis un second. Vous pouvez également garder un autre terminal ouvert pour exécuter des commandes sur votre poste Linux.

3. Tutoriel : un premier conteneur Ubuntu

3.1. Exécution du conteneur

Dans cette première partie, on se propose de créer un conteneur qui n’embarque aucun logiciel particulier, et qui permet simplement d’interagir avec un système d’exploitation restreint Linux classique. On choisit pour cela d’utiliser l’image de conteneur officielle Ubuntu.

Dans un premier terminal connecté au serveur de déploiement, exécutez la commande suivante :

[sur l’environnement de déploiement distant]

$ podman container run --name mon_premier_conteneur --tty --interactive docker.io/ubuntu:24.04

Les options --tty et --interactive nous permettent de lancer le conteneur en mode interactif, de manière à pouvoir saisir des commandes au clavier une fois le conteneur créé.

Cette commande indique à Podman de créer un nouveau conteneur à partir de l’image de conteneur ayant pour référence docker.io/ubuntu:24.04, ce qui correspond à l’image :

située sur le registre de conteneur docker.io (autrement dit, le Docker Hub)
nommée ubuntu
avec pour étiquette 24.04, ce qui correspond à la version d’Ubuntu souhaitée.

Une fois ce conteneur créé, Podman va automatiquement exécuter le point d’entrée de l’image. Dans le cas de l’image Ubuntu choisie, ce point d’entrée est l’interpréteur de commandes Bash, à savoir le même que celui que vous utilisez par défaut dans le terminal sur un poste informatique Linux de l’Université.

Ainsi, une fois le conteneur lancé, on se retrouve face à un invite de commande (ou prompt) qui nous invite à exécuter des commandes.

Vous pouvez célébrer cela par une commande comme :

[sur le conteneur]

# echo "Bonjour depuis un conteneur !"

qui affichera Bonjour depuis un conteneur ! de l’interpréteur de commandes du conteneur. Ce n’est pas grand chose, mais c’est un début !

Vous pouvez ensuite vérifier que ce nouvel environnement possède bien Ubuntu 24.04 comme système d’exploitation, à l’aide de la commande suivante (déjà vue dans le TP précédent) :

[sur le conteneur]

# cat /etc/os-release

Malheureusement la commande hostnamectl, plus informative que celle ci-dessus, n’est généralement pas pré-installée dans les systèmes d’exploitation restreints des conteneurs.

Enfin, il est utile de vérifier que votre conteneur est bien créé et en cours d’exécution. Pour cela, à l’aide d’un second terminal, exécutez la commande :

[sur l’environnement de déploiement distant]

$ podman container list

Vous verrez votre conteneur mon_premier_conteneur apparaître.

3.2. Installation d’un paquet comme administrateur du conteneur

Hourra, je suis root !

— Étudiant exécutant son premier conteneur

On peut voir dans le prompt affiché que l’utilisateur actif dans le conteneur s’appelle root, autrement dit un utilisateur qui possède les droits administrateur !

Mais comment est-ce possible, alors que vous n’avez normalement jamais de tels droits sur une poste informatique de l’Université ?

Un conteneur est un environnement différent et dissocié de l’environnement de déploiement sur lequel vous travaillez (même si hébergé par ce dernier), et fonctionne via un système d’exploitation restreint sur lequel vous possédez tous les droits. Au sein de ce système exploitation restreint, vous êtes par défaut root, et vous pouvez ainsi y faire ce que vous souhaitez, même si vous n’êtes pas root dans le système d’exploitation de l’environnement de déploiement.

Par exemple, les commandes suivantes permettent, depuis un environnement Ubuntu, d’utiliser le gestionnaire de paquets apt pour installer un utilitaire appelé cowsay (utilitaire très utile permettant, dans un terminal, de dessiner une vache qui parle) :

[sur le conteneur]

$ apt update
$ apt install cowsay

Sur votre poste Linux de l’Université, si vous ouvrez un nouveau terminal et que vous exécutez ces commandes, alors une erreur de type Permission denied sera affichée, car vous n’avez pas les droits administrateurs.

En revanche, si vous exécutez ces mêmes commandes depuis votre conteneur, cela fonctionnera, et l’utilitaire cowsay sera installé dans le mini-environnement. Vous pouvez célébrer cette installation en exécutant cette commande dans votre conteneur, et en admirant le résultat :

[sur le conteneur]

# /usr/games/cowsay "Bonjour depuis un conteneur !"

3.3. Copier un fichier dans le conteneur

Nous souhaitons désormais personnaliser cowsay avec un fichier de configuration qui irait remplacer le dessin de vache par un nouveau dessin avec un autre personnage. Cela peut être accompli à l’aide de l’option -f de cowsay, qui permet d’indiquer à cowsay de lire un fichier de configuration spécifique.

Mais malheureusement le conteneur que vous avez créé est en vase clos : votre conteneur ne peut pas accéder aux fichiers de votre environnement de déploiement, et toutes les commandes que vous exécutez ne peuvent influencer que l’intérieur du conteneur.

Heureusement, nous avons vu qu’il était possible d’échanger des fichiers avec un conteneur à l’aide de la commande podman container cp. Voyons comment utiliser cette commande pour transférer un fichier vers notre conteneur Ubuntu.

Commencez par préparer un fichier texte appelé r2d2.cow sur votre poste de travail, et contenant exactement ceci :

Fichier r2d2.cow

$the_cow = <<EOC;
         $thoughts      ___
          $thoughts    /() \\
           $thoughts _|_____|_
            | | === | |
            |_|  O  |_|
             ||  O  ||
             ||__*__||
            |~ \\___/ ~|
            /=\\ /=\\ /=\\
            [_] [_] [_]
EOC

Ouvrez un nouveau terminal qui va vous servir à effectuer le transfert de fichier vers le conteneur, tout en gardant ouvert votre second terminal dans lequel vous êtes encore dans votre conteneur.
Transférez le fichier r2d2.cow dans un répertoire ~/tp-conteneurs/ sur l’environnement de déploiement à l’aide de l’outil scp.
Exécutez ensuite la commande suivante pour transférer ce fichier depuis l’environnement de déploiement, vers le répertoire /root au sein du conteneur Ubuntu que nous avons nommé mon_premier_conteneur lors de sa création :
[sur l’environnement de déploiement distant]
```
$ podman container cp ~/tp-conteneurs/r2d2.cow mon_premier_conteneur:/root/
```

Vous pouvez désormais vous rendre à nouveau dans le terminal que vous aviez laissé de côté dans lequel vous êtes dans le conteneur Ubuntu, et vous pouvez utiliser le fichier nouvellement ajouté dans le conteneur :

Vérifiez que le fichier est bien arrivé dans le répertoire /root :
[sur le conteneur]
```
# cd /root
# ls
```
Exécutez cowsay en lui indiquant d’utiliser le fichier de configuration nouvellement ajouté au conteneur :
[sur le conteneur]
```
# /usr/games/cowsay -f /root/r2d2.cow "Beep. boop."
```

Vous obtenez normalement un superbe dessin en ASCII-art montrant R2-D2 s’exprimant à sa manière 🤖.

3.4. Stopper, lister et supprimer le conteneur

Pour terminer l’exécution de l’interpréteur de commandes du conteneur, vous pouvez faire :

[sur le conteneur]

# exit

Le conteneur se retrouve alors stoppé − puisque son exécution est terminée − et vous arrivez de retour dans l’environnement d’accueil, à savoir le serveur de déploiement.

Mais le conteneur n’a pas disparu pour autant. Pour lister les conteneurs existants, on peut faire :

[sur l’environnement de déploiement distant]

$ podman container list --all

L’option --all permet d’afficher les conteneurs qui sont stoppés, et pas seulement les conteneurs en cours d’exécution.

On voit alors apparaître le conteneur Ubuntu avec pour état Exited.

On peut supprimer ce conteneur avec :

[sur l’environnement de déploiement distant]

$ podman container rm <identifiant>

Puis, si on reliste les conteneurs, il aura normalement disparu.

Nous venons ici d’illustrer le principe du cycle de vie d’un conteneur, tel que présenté dans le chapitre dédié à la création de conteneurs. N’hésitez pas à aller y revoir la machine à états qui décrit les différents états et transititions possibles d’un conteneur.

4. Exercice : Asciidoctor depuis un conteneur Alpine

4.1. Énoncé

On se donne l’objectif d’exécuter un conteneur à partir de l’image officielle Alpine Linux, puis d’installer le logiciel Asciidoctor au sein du conteneur.

Alpine Linux est un système d’exploitation Linux différent de Ubuntu.

Asciidoctor est un logiciel qui permet de convertir un fichier écrit à l’aide du langage Asciidoc (similaire au langage Markdown), afin de produire un document HTML en sortie.

Exemple 1. Simple fichier Asciidoctor et rendu HTML correspondant

On écrit le fichier financiers.adoc avec le langage Asciidoc :

Contenu financiers.adoc

= Financiers aux amandes

== Ingrédients

- 200gr de yaourt végétal
- 1 pincée de sel
- 145g sucre
- 5gr de poudre à lever
- 60gr de huile de tournesol
- 100gr de farine T45
- 120gr de poudre d'amande
- amandes effilées
- margarine végétale

== Étapes

. Dans un récipient, fouettez le yaourt avec le sucre.
. Ajoutez l'huile, la farine, la poudre d'amandes, le sel et la poudre à lever.
La pâte obtenue doit être lisse.
. Graissez un moule à financiers avec un peu de margarine végétale et versez-y la pâte.
Parsemez d'amandes effilées.
. Enfournez pour 20 à 25 minutes Ã 180 °C. Les financiers doivent avoir une belle couleur dorée.

Si on utilise le logiciel Asciidoctor sur ce fichier, on obtient le HTML suivant (une fois ouvert dans un navigateur) :

asciidoc financiers html

Asciidoctor s’utilise depuis un terminal à l’aide d’une commande qui peut prendre la forme suivante :

$ asciidoctor mondocument.adoc

et qui produit en résultat un fichier mondocument.html

Pour notre conteneur, on fait les choix suivants :

On utilisera comme image de base l’image officielle Alpine disponible sur le Docker Hub. En lisant la documentation de l’image, on en extrait les informations utiles suivantes :
- L’image étant sur le Docker Hub, le registre de conteneur est accessible via l’adresse docker.io.
- Le nom de l’image est simplement alpine.
- Une étiquette valide pour cette image est 3.22.
On installera Asciidoctor simplement à l’aide de l’utilitaire apk disponible sur Alpine Linux. Avec apk, Asciidoctor peut être installé à l’aide du paquet appelé asciidoctor. apk s’utilise principalement avec deux actions :
- apk update permet de récupérer la liste des paquets disponibles (similaire à apt update),
- apk add <nom du paquet> permet d’installer un nouveau paquet (similaire à apt install).

Tout comme l’image Ubuntu, le point d’entrée de l’image Alpine est un interpréteur de commande, à savoir sh, qui a un comportement identique à Bash.

4.2. Questions

Préparez et exécutez une commande pour créer le conteneur Alpine souhaité (cf l’énoncé plus haut), avec les options nécessaires pour lui donner le nom alpine_asciidoctor et permettre les interactions clavier avec le conteneur. On utilisera l’image de conteneur accessible par l’étiquette 3.22.
Une fois dans le conteneur, exécutez les commandes nécessaires pour installer asciidoctor. Vérifiez que l’outil est bien installé en l’exécutant avec l’option --version.
Sur votre poste de travail, préparez un fichier financiers.adoc contenant la recette de financiers montrée en exemple plus haut.
À l’aide d’un second terminal, copiez financiers.adoc au sein de votre conteneur.
Dans votre conteneur, exécutez asciidoctor de manière à convertir le fichier financiers.adoc en HTML. Utilisez ls pour vérifier que vous avez bien produit un fichier financiers.html.
À l’aide d’un second terminal, copiez le fichier financiers.html depuis conteneur, vers l’environnement de déploiement.

Pour copier un fichier depuis un conteneur, on utilise à nouveau podman container cp.
Vérifiez avec ls que vous avez bien récupéré le fichier qui était dans le conteneur.
Quittez le conteneur, puis supprimez le.
Selon vous, qu’est devenu le fichier financiers.adoc que vous aviez copié au sein du conteneur ?

5. Tutoriel : utiliser un conteneur pour déployer `replace_string`

Jusqu’ici nous avons surtout vu comment créer des conteneurs et installer des logiciels pré-existants dans ces conteneurs. Ces logiciels pre-existants étaient à chaque fois disponible sous forme de paquets fournis par les systèmes d’exploitations que nous avons considéré, et donc très faciles à installer.

Cependant, que faire lorsqu’on développe fraichement un logiciel et qu’il n’est donc pas directement installable par un système d’exploitation ? Dans la suite de ce TP on se concentrera sur des scénarios de ce type, dans lequels nous avons accès au code source et à la documentation technique d’un logiciel développé, mais où ce logiciel n’est pas disponible sous forme de paquet facilement installable dans un système d’exploitation.

Dans le présent tutoriel, nous allons refaire le déploiement de l’outil replace_string vu dans le TP précédent. Même si nous avions réussi à exécuter cet outil dans l’environnement de déploiement, nous allons voir ici comment re-faire ce déploiement à l’aide d’un conteneur. Ce tutoriel sera présenté en deux versions :

d’abord une version où on part d’une image de base avec le système d’exploitation Ubuntu,
ensuite une version où on part d’une image de base avec Python pré-installé.

5.1. Stratégie 1 : depuis une image de base Ubuntu

Le README de replace_string nous indique que la seule dépendance requise est un interpréteur Python en version 3. Il nous faut donc préparer un conteneur dans lequel cette dépendance est disponible.

Une première stratégie possible est de préparer un conteneur à partir d’une image de base contenant un système d’exploitation retreint, puis d’installer un interpréteur Python dans cet environnement, et enfin d’installer notre logiciel.

Commençons par créer un nouveau conteneur sur une base Ubuntu, avec les options -ti (équivaut à --tty --interactive) pour permettre les interactions au clavier :
[sur l’environnement de déploiement distant]
```
$ podman container run -ti --name replace_string_container docker.io/ubuntu:24.04
```
Nous aurions pu choisir un autre système d’exploitation que Ubuntu, avec pour seule contrainte que Python doit être facilement installable dans le système d’exploitation choisi.

Dans ce conteneur, installons un interpréteur Python 3 à l’aide du gestionnaire de paquets apt, en sachant que le paquet Python 3 s’appelle python3 :

[sur le conteneur]

# apt update
# apt install -y python3

Il est possible qu’apt vous demande de répondre à des questions concernant le fuseau horaire. Ces questions sont causées par l’installation d’une dépendance transitive de python3 appelée tzdata, une bibliothèque pour gérer les fuseaux horaires. Vous pouvez répondre n’importe quoi à ces questions, cela n’impactera pas le TP.

À l’aide d’un second terminal, copiez replace_string.py dans le conteneur, ainsi qu’un fichier texte exemple qui servira à tester l’outil (reprenez par exemple song.txt du README, comme dans le TP précédent).
Dans le conteneur, testez replace_string.py sur votre fichier exemple.
Si tout est bon, quittez votre conteneur, puis supprimez-le une fois que vous avez terminé.

5.2. Stratégie 2 : depuis une image de base Python

Bien que la première stratégie fonctionne sans problème, il est parfois possible de gagner du temps en choisissant l’image de base la plus adaptée. Comme vu à la toute fin du chapitre 📘 Créer et manipuler des conteneurs, il existe des images dédiées à des technologies, c’est à dire qui viennent avec le nécessaire pour travailler avec un certain langage de programmation ou un certain framework logiciel.

Et nous avons de la chance : on peut trouver sur le registre Docker Hub une image de conteneur officielle pour le langage Python ! Cette image possède déjà un interpréteur Python 3 pré-installé et pré-configuré, ce qui nous permet de sauter cette étape.

Refaisons l’exercice avec ce nouveau type d’image de base :

On crée un nouveau conteneur cette fois sur une base Python ; on utilise l’étiquette 3-slim pour s’assurer d’avoir Python en version 3 dans une image légère, et on met bash comme point d’entrée explicite pour éviter de démarrer le conteneur dans l’interpréteur Python :
[sur l’environnement de déploiement distant]
```
$ podman container run -ti --name replace_string_container_v2 docker.io/python:3-slim bash
```
À l’aide d’un second terminal, copiez replace_string.py dans le conteneur, ainsi qu’un fichier texte exemple qui servira à tester l’outil (reprenez par exemple song.txt du README, comme dans le TP précédent).
Dans le conteneur, testez replace_string.py sur votre fichier exemple.
Si tout est bon, quittez votre conteneur, puis supprimez-le une fois que vous avez terminé.

6. Exercice : utiliser des conteneurs pour déployer différents programmes

6.1. `compress_file`

Vous devez déployer l’outil compress_file vu dans le TP précédent.

Travail à effectuer:

Lisez bien à nouveau la documentation fournie dans le README.
Préparez un conteneur avec la dépendance requise (en faisant bien attention à la version demandée !), avec un nom et avec les options permettant les interactions clavier.
Dans votre conteneur, vérifiez que votre dépendance est bien installée (pensez à utiliser l’option --version).
Copiez compress_file.py sur le conteneur, puis testez-le sur un fichier de votre choix.
S’il n’y a pas d’erreur, c’est bon ! Quittez le conteneur puis supprimez-le lorsque vous avez terminé.

6.2. `print_colored_string`

Vous devez déployer l’outil print_colored_string vu dans le TP précédent.

Travail à effectuer:

Lisez bien à nouveau la documentation fournie dans le README.
Préparez un conteneur, avec un nom, avec les options permettant les interactions clavier, et avec les dépendances requises, en sachant qu’une bibliothèque python peut être installée à l’aide de la commande:
```
# pip install <nom de la librarie>
```
Copiez print_colored_string.py sur le conteneur, puis testez-le sur une chaîne de caractères de votre choix.
S’il n’y a pas d’erreur, c’est bon ! Quittez le conteneur puis supprimez-le lorsque vous avez terminé.

6.3. `TicTacToe`

Vous devez déployer le jeu TicTacToe vu dans le TP précédent.

Quelques informations pour vous aider :

Il existe une image de base docker.io/eclipse-temurin qui contient les outils de base pour le développement et l’exécution de programmes Java (commandes javac et java notamment).
Une étiquette valide pour cette image est 21-jdk, qui permet d’avoir Java en version 21 et avec tous les outils de développement (JDK).
Cette image de base a pour point d’entrée l’interpréteur de commandes Java appelle jshell. Malheureusement, jshell ne permet pas d’aller exécuter un fichier Java spécifique, et est donc peu commode pour exécuter un conteneur de manière interactive.

Travail à effectuer:

Lisez bien à nouveau la documentation fournie dans le README.
Préparez un conteneur, avec un nom, avec les options permettant les interactions clavier, et avec la dépendance requise.

Si besoin, n’hésitez pas à démarrer votre conteneur avec un point d’entrée plus adapté à vos besoins, par exemple bash.
Dans votre conteneur, vérifiez que votre dépendance est bien installée (pensez à utiliser l’option --version).
Copiez TicTacToe.java sur le conteneur, puis testez-le.
S’il n’y a pas d’erreur, c’est bon ! Quittez le conteneur puis supprimez-le lorsque vous avez terminé.

6.4. `economic_dispatch`

Vous devez déployer l’outil economic_dispatch, qui n’a pas été vu au TP précédent.

Quelques informations pour vous aider :

Il existe une image de base docker.io/julia qui contient les outils de base pour le développement et l’exécution de programmes Julia.
Une étiquette valide pour cette image est 1.11-trixie, qui permet d’avoir Julia en version 1.11.
Cette image de base a pour point d’entrée l’interpréteur de commandes Julia, peu commode pour exécuter un conteneur de manière interactive.
Il est possible d’installer une bibliothèque Julia avec la commande suivante:
```
# julia -e 'import Pkg; Pkg.add("<nom de la bibliothèque>")'
```

Travail à effectuer:

Lisez bien à nouveau la documentation fournie dans le README.
Préparez un conteneur, avec un nom, avec les options permettant les interactions clavier, et avec la dépendance requise.

À nouveau, si besoin, n’hésitez pas à démarrer votre conteneur avec un point d’entrée plus adapté à vos besoins, par exemple bash.
Dans votre conteneur, vérifiez que votre dépendance est bien installée (pensez à utiliser l’option --version).
Copiez economic_dispatch.jl sur le conteneur, ainsi qu’un fichier de test reprenant l’exemple donné dans le README, puis testez l’outil.
Exécutez l’outil à l’aide du fichier test, et observez que vous obtenez les mêmes résultats que ceux montrés dans le README.
S’il n’y a pas d’erreur, c’est bon ! Quittez le conteneur puis supprimez-le lorsque vous avez terminé.

7. Faire le ménage sur le serveur de déploiement

Une fois tous ces tutoriels et exercices terminés, il est bien de faire un peu de ménage sur l’environnement de déploiement ! Pour cela, référez-vous à la section dédiée dans la notice.

💻 TP : Créer et manipuler des conteneurs

1. Présentation et objectifs

2. Connexion au serveur de déploiement

3. Tutoriel : un premier conteneur Ubuntu

3.1. Exécution du conteneur

3.2. Installation d’un paquet comme administrateur du conteneur

3.3. Copier un fichier dans le conteneur

3.4. Stopper, lister et supprimer le conteneur

4. Exercice : Asciidoctor depuis un conteneur Alpine

4.1. Énoncé

4.2. Questions

5. Tutoriel : utiliser un conteneur pour déployer replace_string

5.1. Stratégie 1 : depuis une image de base Ubuntu

5.2. Stratégie 2 : depuis une image de base Python

6. Exercice : utiliser des conteneurs pour déployer différents programmes

6.1. compress_file

6.2. print_colored_string

6.3. TicTacToe

6.4. economic_dispatch

7. Faire le ménage sur le serveur de déploiement

5. Tutoriel : utiliser un conteneur pour déployer `replace_string`

6.1. `compress_file`

6.2. `print_colored_string`

6.3. `TicTacToe`

6.4. `economic_dispatch`