基于Docker的云计算竞赛环境自动构建系统

项目简介

本项目是一个 Web 管理平台，面向 云计算技能竞赛 场景，实现竞赛环境的自动构建、一键部署、选手隔离与自动判题评分。

选手在独立分配的 Docker 容器中完成 Linux 系统管理、服务搭建、运维配置等任务，系统自动检测任务完成情况并实时排名。

技术栈

层次	技术
后端框架	Python Flask + Flask-SocketIO
前端	Bootstrap 5 + 原生 JavaScript
数据库	SQLite (Flask-SQLAlchemy ORM)
容器引擎	Docker SDK for Python (docker-py)
实时通信	WebSocket (Flask-SocketIO)
定时任务	APScheduler

功能特性

管理端 (Admin)

• 竞赛管理 — 创建/编辑/删除竞赛，设置时间窗口、CPU/内存资源限制
• 题目管理 — 编写 Dockerfile 或选用内置模板，系统自动构建 Docker 镜像
• 一键部署 — 为所有选手 × 所有题目批量创建独立容器，WebSocket 实时推送部署进度
• 环境监控 — 查看每个选手每个容器的运行状态，支持单独启动/停止/删除
• 成绩查看 — 按题目维度的得分矩阵和实时排名
• 日志查看 — 内置系统日志页面，支持级别筛选和自动刷新

选手端 (Contestant)

• 环境访问 — 查看分配给自己的容器列表，获取连接信息
• 手动判题 — 完成任务后点击提交，系统立即检测并返回结果
• 排行榜 — 实时查看所有选手的得分和排名

判题引擎 (3 种检测方式)

方式	说明	配置示例
端口检测	检查容器内指定端口是否已监听	{"port": 80}
命令执行	在容器内执行命令并匹配输出	{"cmd": "curl -s localhost", "expected": "nginx"}
文件检测	检查指定文件是否存在	{"path": "/etc/nginx/nginx.conf"}

内置题目模板

模板	说明
nginx_setup	Nginx 服务安装与启动
mysql_config	MySQL 数据库安装与配置
docker_compose	使用 Docker Compose 部署多服务应用
system_admin	Linux 系统管理（用户/SSH/防火墙）

快速开始

环境要求

• Python 3.10+
• Docker Desktop (Windows/Mac) 或 Docker Engine (Linux)
• Windows 11 / macOS / Linux

Linux 安装指南（Ubuntu/Debian）

1. 安装 Python 3.10+

sudo apt update
sudo apt install -y python3 python3-pip python3-venv
python3 --version   # 确认版本 >= 3.10

2. 安装 Docker Engine

# 卸载旧版本（如有）
sudo apt remove -y docker docker-engine docker.io containerd runc

# 安装依赖
sudo apt install -y ca-certificates curl gnupg lsb-release

# 添加 Docker 官方 GPG 密钥
sudo mkdir -p /etc/apt/keyrings
curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg

# 添加 Docker 仓库
echo "deb [arch=$(dpkg --print-architecture) signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu $(lsb_release -cs) stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null

# 安装 Docker
sudo apt update
sudo apt install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin

# 将当前用户加入 docker 组（免 sudo）
sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker
docker ps   # 验证安装

3. 配置 Docker 镜像加速器（国内环境）

sudo mkdir -p /etc/docker
sudo tee /etc/docker/daemon.json <<-'EOF'
{
  "registry-mirrors": [
    "https://docker.m.daocloud.io",
    "https://registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com"
  ]
}
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart docker

4. 安装项目依赖

git clone https://github.com/Memories-white/competition-platform.git
cd competition-platform
pip install -r requirements.txt

5. 启动

python app.py

浏览器访问 **http://服务器IP:5000**，首次启动将自动进入系统初始化引导页。

Windows 安装指南

安装与运行

# 1. 克隆项目
git clone https://github.com/YOUR_USERNAME/competition-platform.git
cd competition-platform

# 2. 安装 Python 依赖
pip install -r requirements.txt

# 3. 确保 Docker 正在运行
docker ps

# 4. 启动应用
python app.py

浏览器访问 http://localhost:5000

测试账号

角色	用户名	密码
管理员	admin	admin123
选手	player1	player123

选手账号可通过注册页面自行注册，也可以修改 init_db.py 添加更多测试账号后运行 python init_db.py

使用流程

管理员操作流程

1. 登录 → 管理面板
2. 创建竞赛 → 设置名称、时间、资源限制
3. 进入题目管理 → 添加题目
   - 方式A: 选择内置模板 → 自动填充 Dockerfile → 系统自动构建镜像
   - 方式B: 手动编写 Dockerfile → 系统自动构建镜像
4. 进入环境管理 → 点击「一键部署」→ 观察 WebSocket 实时部署日志
5. 等待选手完成比赛 → 查看成绩与排名

选手操作流程

1. 注册账号 → 登录 → 选手控制台
2. 查看已分配的竞赛环境
3. 点击「进入环境」→ 查看容器连接信息
4. 通过 docker exec 或 SSH 连接容器
5. 按照题目要求完成任务（安装服务、配置系统等）
6. 点击「提交判题」→ 查看结果
7. 在排行榜查看实时排名

项目结构

competition-platform/
├── app.py                        # Flask 入口、日志收集、定时调度
├── config.py                     # 全局配置
├── requirements.txt              # Python 依赖
├── init_db.py                    # 数据库初始化脚本
├── docker_engine/                # Docker 引擎层
│   ├── builder.py                # 镜像构建（Dockerfile / 模板）
│   └── manager.py                # 容器生命周期管理
├── models/
│   └── models.py                 # 6 张数据表 (ORM)
├── routes/
│   ├── auth.py                   # 登录 / 注册 / 登出
│   ├── admin.py                  # 管理端路由
│   └── contestant.py             # 选手端路由
├── services/
│   ├── environment_service.py    # 一键部署服务
│   └── judge_service.py          # 判题引擎
├── templates/
│   ├── base.html                 # 基础布局
│   ├── auth/                     # 登录注册页
│   ├── admin/                    # 5 个管理端页面
│   └── contestant/               # 3 个选手端页面
├── static/css/style.css          # 样式
└── docker_templates/             # 4 个内置题目模板
    ├── nginx_setup/Dockerfile
    ├── mysql_config/Dockerfile
    ├── docker_compose/Dockerfile
    └── system_admin/Dockerfile

数据库表结构

表	说明
users	用户账号（管理员/选手）
competitions	竞赛配置（时间、资源限制）
challenges	题目定义（Dockerfile、判题方式、分数）
environments	选手环境实例（容器 ID、端口映射）
scores	得分记录

配置文件说明

编辑 config.py 可调整系统参数：

DEFAULT_CPU_LIMIT = 0.5        # 每个容器默认 CPU 限制（核）
DEFAULT_MEM_LIMIT = "512m"     # 每个容器默认内存限制
CONTAINER_NETWORK = "comp_network"  # Docker 网络名称
JUDGE_INTERVAL_SECONDS = 30    # 自动判题间隔（秒）

许可证

本项目仅用于学习与毕业设计用途。