プログラミング教室 – ページ 2 – 群馬プログラミングカレッジ

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DockerによるDjango開発環境

ソースコードの開発は、Windows上のPyCharmで、アプリケーションの動作確認はDockerコンテナ（Ubuntu）のrunserverで実行できる環境を構築します。

全体像は、次のようになります。

構築手順：

「Docker Desktop for Windows」をインストール

Docker Desktop for Windowsは、Hyper-V 仮想化を使用します。Windows 10 上で Hyper-V を使用するためには、Windows 10 の Professional 以上のエディションが必要です。

なお、今回インストールしたデバイスの仕様とWindowsの仕様は次の通りです。

プロセッサ Intel(R) COre(TM) i5-5200U CPU @ 2.20GHz 2.20GHz

実装RAM 4.00 GB

システムの種類 64 ビットオペレーティングシステム、x64 ベース　プロセッサ

エディション Windows 10 Pro

事前準備

Docker Desktop for Windows をインストールする事前準備として、Windows マシンの Hyper-V を有効化しておく必要があります。

また、Docker公式サイトにて、Docker ID というアカウントを取得して必要があります。

Hyper-Vの有効化にする

Windows ボタンを右クリックし、[アプリと機能] を選択します。

[関連設定] の下にある [プログラムと機能] を選択します。

[Windows の機能の有効化または無効化] を選択します。

[Hyper-V] を選択して、[OK] をクリックします。

有効化するには Windows マシンの再起動が必要です。

Docker IDの取得する

Docker Desktop をインストールするには、Docker IDというアカウントが必要となります。

事前に、Docker 公式サイトにて、Docker IDのアカウントを取得してください。

次のURLからサインアップしアカウントを作成してください。

https://hub.docker.com/signup

Docker Desktop for Windows のインストール

インストール

インストーラーをダウンロードする

次のサイトで Docker for Windows インストーラーをダウンロードしてインストールします。

https://www.docker.com/products/docker-desktop

[Download Desktop for Mac and Windows] ボタンをクリックします。

次の画面で、 [Download Desktop for Windows] ボタンをクリックして、[Docker Desktop Installer.exe] をダウンロードします。

Windowsマシンへのインストールする

ダウンロードした [Docker Desktop Installer.exe] ファイルを、エクスプローラーから実行してください。

ダウンロードが完了すると、Configraton の画面が出ます。そのまま「OK」を押してください。

[Use Windows containers instead of Linux containers (this can be chananged after installation] の行にはチェックボックスが付いていません。これはコンテナで Windows を動かす場合のオプションです。

今回は Ubuntuを動かしたいのでこのチェックボックスは不要です。

インストールが始まります。しばらく待機してください。

ここまでで Docker Desktop for Windows のインストールは完了です。

動作確認

Docker のバージョンの確認をしてみる

まずは、インストールされた Docker のバージョンを確認してみましょう。

Windows PowerShell を起動して、docker version コマンドでバージョン情報が表示されます。

Hello Worldを動かしてみる

おなじみの hello world を実行します。

docker run コマンドは、イメージからコンテナを起動するコマンドです。

PS C:¥Users¥user> docker run hello-world

1	PS C:¥Users¥user> docker run hello-world

hello-world というイメージからコンテナを作成して起動するという意味になります。

ただし、ローカルに hello-world イメージがないため、Docker デーモンが hello-world イメージを Docker Hub（Docker社が運営する、インターネット上でイメージを公開・共有したりする Docker Registry サービス）からダウンロードし、イメージからコンテナを起動します。

イメージはファイルシステムとアプリケーションやミドルウェア、実行時に必要とするパラメータから構成されます。

このコンテナは次のような標準出力を出して終了します。

PS C:¥Users¥user> docker run hello-world
Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
ee446884f7be: Pull complete                                                                                             8b4475a48151: Pull complete                                                                                             7c57688e630a: Pull complete                                                                                             Digest: sha256:9572f7cdcee8591948c2963463447a53466950b3fc15a247fcad1917ca215a2f
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

To generate this message, Docker took the following steps:
 1. The Docker client contacted the Docker daemon.
 2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.
    (windows-amd64, nanoserver-1809)
 3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the
    executable that produces the output you are currently reading.
 4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it
    to your terminal.

To try something more ambitious, you can run a Windows Server container with:
 PS C:\> docker run -it mcr.microsoft.com/windows/servercore powershell

Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:
 https://hub.docker.com/

For more examples and ideas, visit:
 https://docs.docker.com/get-started/

PS C:¥Users¥user> docker run hello-world

Unable to find image 'hello-world:latest' locally

latest: Pulling from library/hello-world

ee446884f7be: Pull complete 8b4475a48151: Pull complete 7c57688e630a: Pull complete Digest: sha256:9572f7cdcee8591948c2963463447a53466950b3fc15a247fcad1917ca215a2f

Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!

This message shows that your installation appears to be working correctly.

To generate this message, Docker took the following steps:

1. The Docker client contacted the Docker daemon.

2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.

(windows-amd64, nanoserver-1809)

3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the

executable that produces the output you are currently reading.

4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it

to your terminal.

To try something more ambitious, you can run a Windows Server container with:

PS C:\> docker run -it mcr.microsoft.com/windows/servercore powershell

Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:

https://hub.docker.com/

For more examples and ideas, visit:

https://docs.docker.com/get-started/

これでDockerの動作確認ができました。

Djangoプロジェクトを作成

「PyCharmによるDjango開発環境の構築」の手順で、

\Users\user\PycharmProjects\mysiteにDjangoプロジェクトを作成します。

DockerfileからDockerイメージを作成

次に示すDockerfileをDjangoプロジェクトの直下に作成します。

ファイル名は、拡張子なしの「Dockerfile」とします。

FROM ubuntu:18.04

ENV PYTHONUNBUFFERED 1
ENV PYTHONIOENCODING utf-8

ENV HOME /root
ENV DEPLOY_DIR ${HOME}/mysite

RUN apt update

# Set locale
# https://stackoverflow.com/a/28406007
RUN apt install -y locales
RUN sed -i -e "s/# en_US.UTF-8 UTF-8/en_US.UTF-8 UTF-8/" /etc/locale.gen \
    && locale-gen
ENV LANG en_US.UTF-8
ENV LANGUAGE en_US:en
ENV LC_ALL en_US.UTF-8

# Install Python 3.7
RUN apt install -y wget \
    build-essential \
    zlib1g-dev \
    # https://stackoverflow.com/a/43923402
    libssl-dev \
    # https://stackoverflow.com/a/29862854
    libsqlite3-dev
WORKDIR ${HOME}
RUN wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.5/Python-3.7.5.tgz \
    && tar zxf Python-3.7.5.tgz \
    && cd Python-3.7.5 \
    && ./configure --enable-optimizations \
    && make altinstall

# Set alias
RUN update-alternatives --install /usr/local/bin/python3 python3 /usr/local/bin/python3.7 1
RUN update-alternatives --install /usr/local/bin/pip3 pip3 /usr/local/bin/pip3.7 1
RUN pip3 install -U pip

WORKDIR ${DEPLOY_DIR}

CMD ["/bin/bash"]

FROM ubuntu:18.04

ENV PYTHONUNBUFFERED 1

ENV PYTHONIOENCODING utf-8

ENV HOME /root

ENV DEPLOY_DIR ${HOME}/mysite

RUN apt update

# Set locale

# https://stackoverflow.com/a/28406007

RUN apt install -y locales

RUN sed -i -e "s/# en_US.UTF-8 UTF-8/en_US.UTF-8 UTF-8/" /etc/locale.gen \

&& locale-gen

ENV LANG en_US.UTF-8

ENV LANGUAGE en_US:en

ENV LC_ALL en_US.UTF-8

# Install Python 3.7

RUN apt install -y wget \

build-essential \

zlib1g-dev \

# https://stackoverflow.com/a/43923402

libssl-dev \

# https://stackoverflow.com/a/29862854

libsqlite3-dev

WORKDIR ${HOME}

RUN wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.5/Python-3.7.5.tgz \

&& tar zxf Python-3.7.5.tgz \

&& cd Python-3.7.5 \

&& ./configure --enable-optimizations \

&& make altinstall

# Set alias

RUN update-alternatives --install /usr/local/bin/python3 python3 /usr/local/bin/python3.7 1

RUN update-alternatives --install /usr/local/bin/pip3 pip3 /usr/local/bin/pip3.7 1

RUN pip3 install -U pip

WORKDIR ${DEPLOY_DIR}

CMD ["/bin/bash"]

次のコマンドを実行して、DockerfileからDockerイメージを作成します。

$ docker build -t <イメージ名>:<タグ名> <Dockerfileを配置したディレクトリ>
$ docker build -t mysite:1.0 C:¥Users¥user¥PycharmProjects¥mysite

1 2	$ docker build -t <イメージ名>:<タグ名> <Dockerfileを配置したディレクトリ> $ docker build -t mysite:1.0 C:¥Users¥user¥PycharmProjects¥mysite

このDockerfileから、python3.7.5をインストールしたUbuntu 18.04ベースのイメージを作成することができます。

Dockerコンテナの作成・起動

コンテナを作成・起動する

Dockerイメージが作成できたら、Dockerコンテナを作成して起動します。

次のように docker run コマンドを実行して、コンテナを作成・起動します。

Dockerコンテナを実行して、bashで対話型シェルにログインします。

runserverのために、8000番ポートを開けておきます。

また、DjangoプロジェクのディレクトリをDocker側の「/root/mysite」ディレクトリと同期させます。

$ docker run -it -p <オスとOS側のポート番号>:<コンテナ側のポート番号> -v <オスとOS側のディレクトリ>:<マウント先のコンテナ側のディレクトリ> --name <コンテナ名> <イメージ名>:<タグ名> <起動時のコマンド>
$ docker run -it -p 8000:8000 -v C:¥Users¥user¥PycharmProjects¥mysite:/root/mysite --name mysite mysite:1.0 /bin/bash

1 2	$ docker run -it -p <オスとOS側のポート番号>:<コンテナ側のポート番号> -v <オスとOS側のディレクトリ>:<マウント先のコンテナ側のディレクトリ> --name <コンテナ名> <イメージ名>:<タグ名> <起動時のコマンド> $ docker run -it -p 8000:8000 -v C:¥Users¥user¥PycharmProjects¥mysite:/root/mysite --name mysite mysite:1.0 /bin/bash

Dockerコンテナ上で事前準備

「393dff996336」は、Dockerコンテナ作成時に自動的に作成される「コンテナID」です。

## 必要なパッケージを適宜インストール
root@393dff996336:~/mysite#  pip install Django==2.1

## requirements.txtでまとめてインストール
root@393dff996336:~/mysite# pip install -r requirements.txt

## MySQLインストール
root@393dff996336:~/mysite# apt-get install mysql-server mysql-client

## 必要なパッケージを適宜インストール

root@393dff996336:~/mysite# pip install Django==2.1

## requirements.txtでまとめてインストール

root@393dff996336:~/mysite# pip install -r requirements.txt

## MySQLインストール

root@393dff996336:~/mysite# apt-get install mysql-server mysql-client

動作確認

これで、PyCharmで作成したソースコードを、Dockerコンテナ上のUbuntuで動作確認することができます。

ホスト側の環境を壊すこともありません。

最後にrunserverを実行して、Windows上のブラウザで動作確認を行います。

root@393dff996336:~/mysite# python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000

1	root@393dff996336:~/mysite# python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000

Dockerコンテナ（コンテナID：393dff996336）を起動して、ログイン。

MySQLサービスを起動して、作成したユーザでMySQLに接続して、「quit」コマンドで抜ける。

次に、「python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000」で、サーバーを起動する。

ブラウザで、「http://localhost:8000/hello」で動作を確認。「hello」は、Djangoのアプリケーション名。

Windows PowerShell
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.


PS C:¥Users¥user> docker start 393dff996336
393dff996336
PS C:¥Users¥user> docker attach 393dff996336
root@393dff996336:~/mysite# service mysql start
 * Starting MySQL database server mysqld
 No directory, logging in with HOME=/
 [ OK ]
root@393dff996336:~/mysite# mysql -u root -p
Enter password:
Welcome to the MySQL monitor.  Commands end with ; or \g.
Your MySQL connection id is 4
Server version: 5.7.28-0ubuntu0.18.04.4 (Ubuntu)

Copyright (c) 2000, 2019, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its
affiliates. Other names may be trademarks of their respective
owners.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql> quit
Bye
root@393dff996336:~/mysite# python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000
Performing system checks...


February 13, 2020 - 12:20:21
Django version 2.1, using settings 'config.settings'
Starting development server at http://0.0.0.0:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

Windows PowerShell

PS C:¥Users¥user> docker start 393dff996336

393dff996336

PS C:¥Users¥user> docker attach 393dff996336

root@393dff996336:~/mysite# service mysql start

* Starting MySQL database server mysqld

No directory, logging in with HOME=/

[ OK ]

root@393dff996336:~/mysite# mysql -u root -p

Enter password:

Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.

Your MySQL connection id is 4

Server version: 5.7.28-0ubuntu0.18.04.4 (Ubuntu)

Oracle is a registered trademark of Oracle Corporation and/or its

affiliates. Other names may be trademarks of their respective

owners.

Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.

mysql> quit

Bye

root@393dff996336:~/mysite# python3 manage.py runserver 0.0.0.0:8000

Performing system checks...

February 13, 2020 - 12:20:21

Django version 2.1, using settings 'config.settings'

Starting development server at http://0.0.0.0:8000/

Quit the server with CONTROL-C.

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四万温泉ガイドロボット

温泉訪問客に温泉街の旅館、ホテルなどの宿泊施設、お店、観光スポットを散策時に音声ガイドする「四万温泉ガイドロボット」を開発しました。

２０１８年１０月１６日上毛新聞に掲載されました。

四万温泉ガイドロボット

ロボットは、ラズパイ、バッテリー、テンキー、イヤホン、スピーカーで構成されています。
開発プログラミング言語は、pythonとPHPです。データベースは、MySQLです。

温泉ガイドマップに記載された宿泊施設などに予め付与した「番号」をテンキーで入力するとイヤホン又はスピーカーでその施設のガイドを音声で行います。

ガイド時は、自動で温泉街のイベント情報や観光スポット情報をプッシュ型でガイドします。

イヤホン、スピーカーの切替えは「＊+Enter」で行えます。複数人でガイドを受ける場合は、スピーカーに切り替えることで対応できます。

本ガイドロボットの特徴：
（１）廉価版で提供できます。
（２）ガイドをプッシュ型で行うことができ、適宜広告宣伝が可能です。
（３）DB（データベース）でコンテンツやログ情報を管理します。
（４）オンラインでコンテンツを維持管理できます。
（５）テンキーのみでロボット制御可能です。

イヤホン、スピーカーの音量は、「＋」、「－」ボタンを押すことで調整できます。

ガイド時に、ガイド内容を繰り返し聞けるリピート機能や当該ガイドを途中で中断する機能などもあります。

ガイドコンテンツは、サーバーのDB（データベース）に格納されており、コンテンツの追加、変更、削除は、オンラインで行うことができます。
四季毎のコンテンツをDBに格納できますので、四季折々のガイドを提供することができます。

また、訪問客がガイドを受けた施設などのログ情報も収集できます。
貸出日時や返却日時のログ情報を収集して、有料貸出の場合の課金計算をログ情報から行うことができます。

今回は、誰でも簡単に操作できる「入力方式」をあえて採用しましたが、マイクロホンで、宿泊施設名や商店名、観光スポット名を言うとクラウド人工知能音声認識で、名称を特定してそのガイドを行うことができるバージョンも開発済みで、今後、ニーズに応じてリリースします。

次期バージョンは、AI画像認識で施設名を特定してガイドを行うバージョンを開発予定です。

群馬プログラミングカレッジでは、AIエンジニア、IoTエンジニアを募集しています。
今後、キーワードは、AI×IoTの時代です。
AI、IoTに興味のある方のご連絡をお待ちしております。

ガイドロボットの導入をご検討中の方もご連絡ください。

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