Dockerを理解する：コンテナと仮想マシンのパワー

Claude Paugh
4 日前
読了時間: 7分

ソフトウェア開発とデプロイメントは、過去10年間で急速に進化しました。中でも最も大きな変化の一つは、Dockerを筆頭とするコンテナ技術の台頭です。コンテナは、開発者がアプリケーションを構築、リリース、実行する方法を変革し、従来の仮想マシン（VM）に代わる軽量な選択肢を提供しました。この記事では、Dockerとは何か、コンテナが広く利用されている理由、コンテナとVMの比較、そしてCI/CDパイプラインを用いてDockerイメージをKubernetesクラスターに構築・デプロイする方法を解説します。

Docker コンテナのアーキテクチャ図が表示されているコンピュータ画面の目線の高さのビュー

Docker とは何ですか? コンテナが人気なのはなぜですか?

Dockerは、軽量でポータブルなコンテナ内でアプリケーションのデプロイを自動化するオープンソースプラットフォームです。Dockerコンテナは、アプリケーションとそのすべての依存関係、ライブラリ、設定ファイルを単一のユニットにパッケージ化し、異なるコンピューティング環境で一貫して実行できるようにします。

コンテナが広く使用されている理由

移植性:コンテナは、開発者のラップトップ、テストサーバー、クラウド環境など、Docker がインストールされているあらゆるシステムで同じように実行されます。
効率性:コンテナーはホストオペレーティングシステムのカーネルを共有するため、仮想マシンよりもはるかに軽量で起動が速くなります。
一貫性:開発者は、アプリケーションが開発、テスト、本番環境で同じように動作することを確信できます。
分離:コンテナーはアプリケーションを相互に分離し、依存関係間の競合を防ぎます。
スケーラビリティ:コンテナは簡単に複製およびオーケストレーションできるため、マイクロサービスやクラウドネイティブアプリケーションに最適です。

これらの利点により、Docker コンテナは最新のソフトウェア開発および展開の標準ツールになりました。

Dockerコンテナと仮想マシンの比較

Docker コンテナと仮想マシンはどちらも、アプリケーションを実行するための分離された環境を提供しますが、その方法は根本的に異なります。

側面	Dockerコンテナ	仮想マシン
建築	ホストOSカーネルを共有し、分離されたユーザー空間を実行する	仮想化されたハードウェア上で完全なゲスト OS を実行する
サイズ	軽量、通常はメガバイト	より大きく、多くの場合数ギガバイト
起動時間	数秒以内	分
リソースの使用状況	低い、OSリソースを共有	高、専用の OS リソースが必要
分離レベル	プロセスレベルの分離	独立したOSによる強力な分離
携帯性	Docker によるシステム間の高い移植性	ポータブルだが互換性のあるハイパーバイザーが必要
ユースケース	マイクロサービス、迅速なデプロイメント、CI/CD パイプライン	複数のOSタイプ、レガシーアプリケーションの実行

VM に対する Docker コンテナの利点

起動とシャットダウンの高速化:コンテナーはほぼ瞬時に起動します。
リソース消費量の削減:コンテナーは CPU、メモリ、ストレージの使用量を削減します。
よりシンプルな管理:アプリケーションの構築、出荷、更新が容易になります。
マイクロサービスに最適:コンテナーは、小規模なモジュール型サービスに適しています。

Dockerコンテナのデメリット

分離が弱い:コンテナーはホスト OS カーネルを共有するため、セキュリティ上のリスクが生じる可能性があります。
限定的な OS サポート:コンテナーは通常、互換性のあるホスト上で Linux または Windows コンテナーを実行します。
複数の OS タイプを実行するのにはあまり適していません。VMは同じハードウェア上で異なる OS を実行できます。

Dockerイメージの構築

Dockerイメージの作成は、アプリケーションをコンテナにパッケージ化するための最初のステップです。Dockerイメージには、コード、ランタイム、ライブラリ、環境変数など、アプリケーションの実行に必要なすべてのものが含まれています。

Dockerイメージを構築する手順

Dockerfile を作成します。このテキストファイルには、イメージをアセンブルするための指示が含まれています。ベースイメージの指定、ファイルのコピー、依存関係のインストール、起動コマンドの定義を行います。

Node.js アプリの Dockerfile の例:

   -->dockerfile
   FROM node:16-alpine
   WORKDIR /app
   COPY package.json .
   RUN npm install
   COPY . .
   CMD ["node", "index.js"]

イメージをビルドする: Docker CLI コマンドを使用して、Dockerfile からイメージをビルドします。

-->bash
docker build -t my-node-app:latest .

イメージをローカルでテストします。コンテナを実行して、動作することを確認します。

-->bash
docker run -p 3000:3000 my-node-app:latest

イメージをレジストリにプッシュする:イメージを Docker Hub などのコンテナレジストリまたはプライベートレジストリにアップロードします。

-->bash
docker tag my-node-app:latest myrepo/my-node-app:latest
docker push myrepo/my-node-app:latest

CI/CD を使用して Kubernetes に Docker イメージをデプロイする

Kubernetesは、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイ、スケーリング、管理を自動化する、人気のコンテナオーケストレーションプラットフォームです。DockerをKubernetesおよびCI/CDパイプラインと統合することで、ソフトウェアデリバリーを効率化できます。

展開プロセスの概要

継続的インテグレーション（CI）：開発者はコードの変更をバージョン管理システム（例： Git ）にプッシュします。CIサーバー（ Jenkins、GitLab CI、GitHub Actionsなど）は、Dockerイメージを自動的にビルドし、テストを実行し、イメージをレジストリにプッシュします。
継続的デプロイメント (CD):イメージがレジストリに追加されると、CD パイプラインは Kubernetes クラスターを更新して新しいイメージバージョンを使用します。

詳細な手順

CI パイプラインを設定します。

- コードのコミット時にトリガーするようにパイプラインを構成します。

- Docker イメージの構築、ユニットテストと統合テストの実行のステージを含めます。

- テストしたイメージをコンテナレジストリにプッシュします。

Kubernetes マニフェストを準備します。

- コンテナイメージ、レプリカ、ポート、環境変数を指定するデプロイメント YAML ファイルを定義します。

- デプロイメントスニペットの例:

-->yaml

    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: my-node-app
    spec:
      replicas: 3
      selector:
        matchLabels:
          app: my-node-app
      template:
        metadata:
          labels:
            app: my-node-app
        spec:
          containers:
          - name: node-container
            image: myrepo/my-node-app:latest
            ports:
            - containerPort: 3000

CD ツールを使用してデプロイメントを自動化します。