初心者開発者は、非効率なコード更新、リリース、デプロイ、および環境の一貫性維持の課題に直面することがよくあります。開発環境で問題なく動作するコードが、別のマシンではエラーになる可能性があります。クラウドコンピューティングの時代において、従来の方法でコードをデプロイするのは時代遅れに感じられます。このブログ記事では、Docker を紹介します。Docker は Go 言語ベースで、Apache 2.0 ライセンスの下でオープンソース化されたアプリケーションコンテナエンジンです。このコンテナ化技術により、開発者はアプリケーションとその依存関係を軽量でポータブルなコンテナにパッケージ化できます。これらのコンテナは、環境の違いを気にすることなく、任意の一般的な Linux マシンにデプロイできます。
Docker と仮想マシン (VM) の比較
前述の通り、Docker は仮想化を利用します。仮想化について議論するとき、仮想マシン (VM) は避けて通れません。両方とも仮想化に依存しているため、その違いについて考えるのは自然なことです。詳しく見ていきましょう。まず、典型的な VM アーキテクチャ図を見てみましょう。インフラストラクチャ（基盤となるハードウェアを表す）の上には、ハイパーバイザーがあります。これは物理サーバーとオペレーティングシステムの間の仲介役として機能し、複数のオペレーティングシステムとアプリケーションが基盤となるハードウェアを共有できるようにします。仮想マシンは、ホストオペレーティングシステムの上に複数の異なるオペレーティングシステムを実行し、ハイパーバイザーを使用して基盤となるハードウェアにアクセスします。3 つの分離されたアプリケーションを実行する必要がある場合、3 つの仮想マシンを作成することになります。つまり、ハイパーバイザーの上で 3 つのオペレーティングシステムが実行されるため、リソースのオーバーヘッドが大きくなります。
典型的な VM アーキテクチャ図
(注: 図では、ハイパーバイザーの上にホストオペレーティングシステムがあるべきです)対照的に、Docker は非常に軽量です。Docker デーモン (Docker Daemon) がハイパーバイザーを置き換え、オペレーティングシステム上で直接実行されます。アプリケーションのソースコードと依存関係は Docker イメージにパッケージ化されます。Docker エンジンはこのイメージを使用してコンテナを作成します。異なるアプリケーションは分離されたコンテナで実行されます。さらに、Docker デーモンはオペレーティングシステムと直接通信して、Docker コンテナにリソースを割り当てます。完全なオペレーティングシステムのオーバーヘッドがないため、コンテナの起動時間は仮想マシンの数分から Docker コンテナのわずかミリ秒に短縮され、効率が大幅に向上し、ディスク容量やその他のシステムリソースを大幅に節約できます。Docker には魅力的な利点がありますが、仮想マシンを完全に置き換えるものではありません。各テクノロジーにはそれぞれの強みがあります。仮想マシンはランタイム環境全体を分離するのに優れており、クラウドプロバイダーは VM を使用してユーザーを分離するのが一般的です。Docker は通常、異なるアプリケーションを分離します。
Docker の使用方法
Docker のインストール（CentOS 7 の例）
- 必須のシステムツールをインストール:
yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
- システムカーネルと yum キャッシュを更新:
yum update
yum makecache fast
- Docker をインストールして起動:
yum -y install docker-ce
systemctl start docker
- Docker が正常にインストールされたか確認:
docker run hello-world
画面に “Hello from Docker” と表示されれば、インストール完了です。おめでとうございます！
概念
Docker をさらに深く掘り下げる前に、スムーズな学習のためにいくつかの主要な概念を説明します。
- Docker イメージ: Docker イメージは、Docker コンテナを作成するためのテンプレートです
- Docker コンテナ: Docker はイメージを介してコンテナを作成し、一連の独立したアプリケーションを実行します
- Docker レジストリ: イメージを保存するためのコードリポジトリ
通常、Docker レジストリから適切なイメージをダウンロードし、それを使用してコンテナを作成し、アプリケーションを実行します。
例
2 つの一般的な例を通じて、これらの概念を結び付け、Docker の使用方法を説明します。
Docker で Python をインストール
前述の通り、Docker コンテナを使用する最初のステップは、リポジトリから対応するイメージをダウンロードすることです。これにより、チュートリアルの最初のコマンドが登場します。
docker search
- 目的: イメージリポジトリ内の特定のイメージを検索します。
- 構文:
docker search [OPTIONS] TERM - 例:
docker search python - 説明: リポジトリ内の Python 関連イメージを検索します。
[root@novita ~]# docker search pythonINDEX NAME DESCRIPTION STARS OFFICIAL AUTOMATED
docker.io docker.io/python Python is an interpreted, interactive, obj... 4356 [OK]
docker.io docker.io/django Django is a free web application framework... 856 [OK]
docker.io docker.io/pypy PyPy is a fast, compliant alternative impl... 196 [OK]
docker.io docker.io/kaggle/python Docker image for Python scripts run on Kaggle 125 [OK]
docker.io docker.io/arm32v7/python Python is an interpreted, interactive, obj... 38
docker.io docker.io/centos/python-35-centos7 Platform for building and running Python 3... 36
タグ（バージョン）3.7 の公式イメージを選択します。
docker pull
- 目的: イメージリポジトリから指定されたイメージをプル（ダウンロード）または更新します。
- 構文:
docker pull [OPTIONS] NAME:TAG - 例:
docker pull python:3.7 - 説明: リポジトリからタグ 3.7 の Python イメージをダウンロードします。
[root@novita ~]# docker pull python:3.7
Trying to pull repository docker.io/library/python ...3.7: Pulling from docker.io/library/python
5ae19949497e: Downloading [=============> ] 13.72 MB/50.38 MB
ed3d96a2798e: Download complete
f12136850781: Downloading [============================================> ] 8.789 MB/9.978 MB
1a9ad5d5550b: Downloading [==> ] 2.628 MB/51.77 MB
6f18049a0455: Waiting
ce39fa9d79d1: Waiting
Digest: sha256:d8718f4c8f28360c88d2d8b53681edb3c95e6a7bacedabd32eb5b1d120a75dc5
Status: Downloaded newer image for docker.io/python:3.7
Docker が指定のイメージをダウンロードしました。既存の Docker イメージを表示するには:
docker images
- 目的: ローカルイメージを一覧表示します。
- 構文:
docker images [OPTIONS] [REPOSITORY[:TAG]] - 例:
docker images - 説明: ローカルのすべての Docker イメージを表示します。
[root@novita ~]# docker images
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
docker.io/python 3.7 42d620af35be 6 days ago 918 MB
docker.io/rabbitmq 3-management 7aae48fa6ef6 7 days ago 179 MB
docker.io/golang latest f50db16df5da 9 days ago 774 MB
python3.7 イメージが存在します。それを使用してコンテナを作成しましょう。
docker run
コンテナを作成する前に、ID について簡単に触れます。Docker では、ID はイメージまたはコンテナを一意に識別します。これらは「コマンド + ID」を使用して操作します。例えば、前述のコードでは、python3.7 のイメージ ID は 42d620af35be です。
- 目的: 新しいコンテナを作成します。
- 構文:
docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]
Python 環境をテストするために、ローカルに hello.py ファイルを作成します:
#!/usr/bin/python
import sys
print("Hello, Docker!")
print(sys.version) # Python のバージョン番号を出力
このコードが /root/code/python に保存されていると仮定します:
[root@novita python]# docker run -v $PWD:/usr/src/code -w /usr/src/code python:3.7 python hello.py
Hello, Docker!
3.7.4 (default, Jul 13 2019, 14:04:11) [GCC 8.3.0]
このコマンドを分解して説明します:
docker run: コンテナを作成します。-v $PWD:/usr/src/code: ローカルディレクトリを Docker コンテナにマウントします。ここでは、コマンドを実行したディレクトリをコンテナ内の /usr/src/code にマウントしています。コロンでローカルパスとコンテナパスを区切ります。$PWD の代わりに絶対パスを使用することもできます。-w /usr/src/code: コンテナの作業ディレクトリを設定します。Python コードのディレクトリが /usr/src/code にマウントされているため、作業ディレクトリとして設定します。python:3.7: 使用するイメージを指定します。イメージ ID を使用することもできます。python hello.py: コンテナ内でこのコマンドを実行します。
思考実験: /root/data/ に hello.go ファイルがあり、イメージ ID f50db16df5da の Golang コンテナを使用して実行したい場合、コマンドはどうなりますか？ (ヒント: Go コードを実行するコマンドは go run FILENAME です)
Docker で MariaDB をインストール
MariaDB イメージを検索してダウンロードできると仮定して、起動に焦点を当てましょう。データベースのようなサービスでは、ホスト上で対応するポートを開く必要があります。Docker でこれを実現するにはどうすればよいでしょうか？ ディレクトリのマウントと同様に、ポートマッピングを使用します。
[root@novita python]# docker run -d -v /data/mysql/:/var/lib/mysql -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 --restart unless-stopped 3a2ef06682ac
-d: コンテナをバックグラウンドで実行します。-p 3306:3306: コンテナ内のポート 3306 をホストのポート 3306 にマッピングします。-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456: MariaDB の root パスワードを 123456 に設定します。--restart unless-stopped: コンテナが予期せず停止した場合に自動的に再起動します。3a2ef06682ac: コンテナを作成するためのイメージ ID。
次に、データベースサービスが実行中か確認します:docker ps
- 目的: コンテナを一覧表示します。
- 構文:
docker ps [OPTIONS]
[root@novita ~]# docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
107b52416c13 3a2ef06682ac "docker-entrypoint..." 5 minutes ago Up 5 minutes 0.0.0.0:3306->3306/tcp quizzical_mcnulty
次に、コンテナの内部環境にアクセスします。docker exec
- 目的: 実行中のコンテナでコマンドを実行します。
- 構文:
docker exec [OPTIONS] CONTAINER COMMAND [ARG...] - 例:
docker exec -it 107b52416c13 bash - 説明: ID 107b52416c13 のコンテナにアクセスし、
bashコマンドを実行します。
コンテナ内では、通常の Linux 環境と同じように操作できます。以前に設定した認証情報を使用して、MariaDB にアクセスできます。
[root@novita ~]# docker exec -it 107b52416c13 bash
root@107b52416c13:/# mysql -u root -p123456
Welcome to the MariaDB monitor. Commands end with ; or \g.
Your MariaDB connection id is 11
Server version: 10.4.6-MariaDB-1:10.4.6+maria~bionic mariadb.org binary distribution
Copyright (c) 2000, 2018, Oracle, MariaDB Corporation Ab and others.
Type 'help;' or '\h' for help. Type '\c' to clear the current input statement.
MariaDB [(none)]>
これまでに、Docker の基本を学びました。さらに探求してみてください。
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