1. Martin Christen
FHNW – Fachhochschule Nordwestschweiz
Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik
Institut Vermessung und Geoinformation
martin.christen@fhnw.ch
@MartinChristen
Einführung zu Docker für Python-Entwicklung
+

2. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 2
Kurzvorstellung
Martin Christen
Dozent für Geoinformatik und 3D-Computergrafik
FHNW - Fachhochschule Nordwestschweiz
Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik
Institut Vermessung und Geoinformation
Lehrtätigkeit
– Python-Programmierung (1. – 3. Semester)
– Web-Technologien (1. Semester)
– Geoinformatik (5. Semester)
– Geoprocessing mit Python (Master-Studiengang)
– 3D-Computergrafik (Master-Studiengang)
Primäre Forschungsinteressen
– 3D-Computergrafik als Webservice (insb. Bildverarbeitung/Ray-Tracing)
– Large-Scale 3D-Rendering
– Big Data & (Geo-)Datenprozessierung @MartinChristen
GitHub: MartinChristen

3. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 3
Ausgangslage:OpenWebGlobe Projekt

4. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 4
Motivation: 3D-Streaming im Webbrowser
MapData © OpenStreetMapcontributors
BTh Hürbi/Daetwyler,MTh Lucas Oertli,2013

5. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 5
90 CityGML files (2.72 GB)
26'474 textures (1024x1024), unkomprimierte Grösse ca. 77 GB
Orthophoto unkomprimiert ca. 430 GB

6. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 6
OpenStreetMap 3D – 3dmap
Quelle: BTh, Daniel Rettenmund 2015

7. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 7
App: unsichtbares sichtbar machen (Römerstadt Augusta Raurica)

8. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 8
Geodatenprozessierung
Web Viewer
• HTML5, WebGL, JavaScript
Data Processing &
Storage/Cache
• Python
• JavaScript (node.js)
• C++
• Optimal im HPCC
Raw data

9. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 9
Geodatenprozessierung
Web Viewer
• HTML5, WebGL, JavaScript
Data Processing &
Storage/Cache
• Python
• JavaScript (node.js)
• C++
• Optimal im HPCC
Raw data
Neue Entwicklerin/neuer Entwickler im Team ?
-> Wo beginnen ???
Wie kann ich Entwicklungsumgebung aufsetzen ??
Fehler finden ?
Testen ?
...

10. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 10
Problematik bei Web-Services
(Quelle: docker.io)

11. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 11
Eine Analogie: Transport von Gütern vor ca. 1950:
(Quelle: docker.io)

12. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 12
Standardisierung: Container als ISO Standard

13. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 13
Standardisierung mit Containern (nach ca. 1950)
(Quelle: docker.io)

14. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 14
Standardisierung von (Web-)Services als Container: Docker!
(Quelle: docker.io)

15. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 15
Weshalb Docker ?
• Immer mehr Software-Entwickler setzen bei der täglichen Arbeit auf virtuelle
Maschinen in denen sie einen Server replizieren, der dann auch auf dem
Produktivsystem zum Einsatz kommt.
• Docker ermöglicht, Anwendungen in sogenannten Containern auszuführen.
• Diese Container können aufeinander aufbauen und miteinander
kommunizieren… z.B. Datenbank / Webserver / …
Unterschied zu normalen virtuellen Maschinen:
• Nicht jeder Container muss ein komplettes Betriebssystem mitbringen!
• Container-basierte Virtualisierung isoliert Applikationen auf einem
gemeinsamen Betriebssystem voneinander, um die Auslieferung von
Anwendungen zu standardisieren.

16. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 16
Weshalb Docker ???
Das Anwendungsgebietvon Docker ist sehr gross. Ich benutze Docker primär für
die Softwareentwicklung (Webservices) und dessen Deployment ->DevOps
Vorteile:
• Jede Entwicklerin, jeder Entwickler hat dieselbe Umgebung. Die Aussage “läuft im
Moment nur auf meinem Laptop” gibt es nicht mehr.
• Das Betriebssystem während der Entwicklung ist auch dieselbe wie beim Deployment
• Einfacher Einstieg für neue Entwickerinnen und Entwickler. Alle haben exakt dieselbe
Umgebung. Die Installation der ist völlig automatisiert! Ideal für Continous
Integration.
• Schreiben von Tests ist für alle einfacher, alle haben sowieso dieselben Daten,
Testdatenbanken etc. installiert.
• github ?: Keine Images von virtuellen Maschinen müssen eingechecked werden,
sondern nur dessen Beschreibung (Dockerfile), also ideal für Versionsverwaltungen.

17. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 17
Virtuelle Maschinen vs. Docker
“Docker creates a common
framework for developers and
sysadmins to work together on
distributed applications”
http://stackoverflow.com/questions/16047306/how-is-docker-different-from-a-normal-virtual-machine

18. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 18
Installation (a. Windows)
Siehe auch: https://docs.docker.com/engine/installation/windows/
Geht nur mit 64 bit Windows, ab Windows 7.
Hyper-V muss deaktiviert sein (ab Windows 8)
• Windows-Key + X
• Programme und Features (ganz oben) wählen
• Windows-Features aktivieren oder deaktivieren
• Hyper-V abwählen
• Nach Deaktivierung ist ein Neustart erforderlich…
Dann kann die Docker Toolbox installiert werden:
https://www.docker.com/products/docker-toolbox
Danach kann das Docker Terminal gestartet werden.

19. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 19
Installation (b. MacOS X)
Siehe auch: https://docs.docker.com/engine/installation/mac/
OSX ab Version 10.8 (Mountain Lion) wird benötigt.
Der Installer ist auf https://www.docker.com/products/docker-toolbox zu finden.

20. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 20
Installation (c. Linux)
Auch bei Linux geht es nur mit 64-bit, und Kernel ab Version 3.10
Genaue Instruktionen siehe: https://docs.docker.com/engine/installation/linux/
(für verschiedene Linux Distributionen)

21. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 21
Unterschied Linux <-> Windows / Mac
docker-machine ip defaultlocalhost

22. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 22
Docker benutzen
Zunächstöffnen wir das Docker Quickstart Terminal:

23. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 23
Erstellen eines Dockerfiles
vim Dockerfile
# Ausgehend vom image Ubuntu 14.04
FROM ubuntu:14.04
MAINTAINER Vorname Nachname email@email.com
# Image aktualisieren
RUN apt-get update --yes
# Applikation ausführen
CMD echo 'hello world'
docker build -t mchristen/myapp .

24. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 24
docker images # Anzeigen aller Images
docker ps -a
docker run mchristen/myapp

25. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 25
Und nun Python…
Wir erstellen ein neues Dockerfile, bei dem wir Python3 installieren:
# Ausgehend vom image Ubuntu 14.04
FROM ubuntu:14.04
MAINTAINER Vorname Nachname email@email.com
# Image aktualisieren
RUN apt-get update --yes
# Python installieren
RUN apt-get install -y python3-pip
docker build -t mchristen/python3 .

26. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 26
Python Programm ausführen
print('Hello World! This is Python3')
test.py
docker run –i mchristen/python3 python3 < test.py

27. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 27
Webservice z.B. mit Flask
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
return 'Hello from Docker and Flask'
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True,host='0.0.0.0', port=3000)
demo.py
Dieses einfache Flask-App läuft auf port 3000
Wir verwenden dazu auch Ubuntu 14.04 und erstellen folgendes Dockerfile:

28. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 28
Dockerfile
# Ausgehend vom image Ubuntu 14.04
FROM ubuntu:14.04
MAINTAINER Vorname Nachname email@email.com
# Image aktualisieren
RUN apt-get update --yes
# Python installieren
RUN apt-get install -y python3-pip
# Flask installieren:
RUN pip3 install flask
# Port freigeben
EXPOSE 3000
# Python (Flask) app hinzufügen
ADD demo.py /root/demo.py
# Demo ausführen
CMD python3 /root/demo.py
WORKDIR /app
WORKDIR /app

29. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 29
Docker image erstellen und App ausführen
docker build -t mchristen/flaskapp .
docker run –p 3000:3000 mchristen/flaskapp
docker run –p 80:3000
beenden:
docker stop CONTAINERID
Die Container id erhält man übrigens mittels docker ps

30. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 30
Webservice

31. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 31
Wichtige Docker Commands
docker pull ubuntu:latest
docker images
docker ps # laufende container anzeigen
docker ps –a # alle container anzeigen
docker rmi IMAGETAG # Löschen image
docker rm CONTAINERID # Löschen container
docker rm $(docker ps -a -q) # Löschen aller container
docker pull ubuntu # image holen
# bash starten:
docker run -i -t --entrypoint /bin/bash mchristen/python3
docker-machine restart default

32. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 32
Docker in PyCharm
Ab PyCharm 5 (Professional Edition):
https://blog.jetbrains.com/pycharm/2015/12/using-docker-in-pycharm/

33. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 33
Fazit
• Docker und die API (Konsolenkommandos & Python-API) wurden vorgestellt
• Docker eignet sich hervorragend zur Entwicklung von Webservices
• Mit Python haben alle Entwickler dieselben Modul-Versionen.Installation der
Module ist komplett automatisiert, egal mit welchem Host-Betriebssystem
gearbeitet wird.
• Gerade “schwierig zu installierende” Module wie z.B. OpenCV für Python 3.5
funktioniert damit von allen Betriebssystemen aus
• Mit Entwicklungsumgebungen wie z.B. PyCharm kann das direkt auf der
Docker-Maschine debugged/ausgeführtwerden.
• Testing / Continuous Integration ist viel einfacher zu koordinieren.

34. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 34
22-24. Juni 2016 (21. Juni: Codesprint) near Basel, Switzerland
www.geopython.net
#GeoPythonConf

35. 3 April 2016InstitutVermessung undGeoinformation 35
Fragen