Docker コンテナの基本|関連するコマンドを実例付きで解説

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(最終更新日:2023年8月)

✔当記事は以下の疑問をお持ちの方々に向けて書かれています

「Dockerコンテナの機能は何?詳細に知りたい」
「Dockerコンテナの設定方法を理解したい」
「Dockerコンテナの具体的な使用例を見たい」

✔当記事を読むことで得られる知識

  • Dockerコンテナの一般的な特徴
  • Dockerコンテナの設定とその応用
  • Dockerコンテナの実用的な例

当記事では、Dockerコンテナの基本的な性質からさらに深く、オプションの利用等を中心に、現実的なシナリオを元に詳細に説明しています。

ぜひ最後までお読みください。

筆者プロフィール

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【現職】プロダクトマネージャー

【副業】ブログ(月間17万PV)/YouTube/Web・アプリ制作

「プログラミング × ライティング × 営業」の経験を活かし、30後半からのIT系職へシフト。当サイトでは、実際に手を動かせるWebアプリの開発を通じて、プログラミングはもちろん、IT職に必要な情報を提供していきます。

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Dockerコンテナとその特性

Dockerとコンテナ技術は、現代のソフトウェア開発において欠かせない技術です。

その特性を理解し、適切に利用することで、開発効率や運用の安定性を高められます。

  • Dockerとは?
  • コンテナとは?
  • Docker コンテナの特性とは?

Dockerとは?

Dockerは、コンテナ技術を用いてアプリケーションとその依存関係をパッケージ化するためのプラットフォームです。

コンテナは、リソースを隔離し、アプリケーションが一貫して動作する環境を提供します。

Dockerのコンテナを活用すれば、異なる環境でも同じように動作するアプリケーションが開発できるのです。

Dockerは以下の主なコンポーネントから構成されます。

  1. Docker Engine: コンテナのライフサイクルを管理するデーモンプロセス
  2. Dockerfile: アプリケーションと依存関係、構成などを定義するためのスクリプトファイル
  3. Docker Compose: 複数のコンテナを一緒に管理・実行するためのツール
  4. Docker Hub: コンテナイメージを共有するためのレジストリサービス

Dockerを使うことで、開発者はアプリケーションを素早く開発、テスト、デプロイできます。

Dockerコンテナは仮想マシンよりも軽量で、起動が速く、オーバーヘッドが少ないため、多くの企業や開発者にとって魅力的な技術となっています。

コンテナとは?

コンテナは、ホストシステム上で独立して動作するソフトウェアのパッケージです。

コンテナは、アプリケーションとその依存関係(ライブラリやシステムツール、コードなど)を一緒に包み、アプリケーションがどの環境でも一貫して動作するようにします。

$ docker container ls -a
CONTAINER ID   IMAGE                   COMMAND                   CREATED        STATUS                     PORTS     NAMES
5bdcfd5843a2   mysql                   "docker-entrypoint.s…"   11 hours ago   Exited (1) 11 hours ago              itc-mysql
4e51ed750f42   nginx                   "/docker-entrypoint.…"   13 hours ago   Exited (0) 12 hours ago              my-nginx

Docker コンテナの特性とは?

Dockerコンテナは軽量で、起動が速く、少ないオーバーヘッドで動作するのが特徴です。

それは自己完結型であり、ホストOSや基盤とは独立して動作します。

またDockerコンテナは組み合わせて使用することができ、マイクロサービスアーキテクチャの実現に役立ちます。

DockerとKubernetesとの絡み

DockerとKubernetesは、モダンなクラウドネイティブアーキテクチャの二つの主要な要素です。

これらは相互補完的な役割を果たし、効率的な開発と運用を支えます。

  • Kubernetesとは
  • KubernetesとDockerの関係
  • コンテナ技術の効果

Kubernetesとは

Kubernetes(略称:K8s)は、コンテナ化されたアプリケーションのデプロイメントやスケーリング、管理を自動化するためのオープンソースのオーケストレーションプラットフォームです。

Kubernetesは以下のような主要な機能とコンポーネントを提供しています。

  1. コンテナのスケジューリング
    クラスタ内の利用可能なリソースに基づいて、コンテナを最適な場所に配置。
  2. 自動スケーリング
    トラフィックやリソースの使用量に応じて、コンテナのインスタンス数を自動的に増減させる。
  3. 自己修復
    エラーや障害が発生した場合、自動的に修復してサービスの可用性を維持。
  4. ロールバックとアップデート
    アプリケーションの新しいバージョンのデプロイやロールバックを、ダウンタイムなくおこなえる。
  5. ストレージのオーケストレーション
    ストレージシステム(ローカル、クラウドなど)との連携を管理し、永続化されたデータストレージを提供。
  6. サービスディスカバリと負荷分散
    サービスのエンドポイントを自動的に発見し、トラフィックを均等に分散。

主なコンポーネントには以下のようなものがあります。

  • Masterノード: クラスタの制御プレーンで、クラスタの全体的な管理とコーディネーションを担当。
  • Workerノード: アプリケーションコンテナが実際に動作するノード。
  • Pod: 1つ以上のコンテナとそのストレージ、ネットワークリソースを含む最小のデプロイ可能なユニット。
  • Service: クラスタ内外からPodへのアクセスを抽象化する仮想IPやDNS名を提供。

Kubernetesは、中規模から大規模な環境でのコンテナの運用を効率的にするために、多くの企業で採用されています。

とくに、マイクロサービスアーキテクチャなどの複雑なシステムでの利用が一般的です。

KubernetesとDockerの関係

Kubernetesは、複数のコンテナを管理、スケジュール、スケールするためのフレームワークを提供します。

Dockerはその基盤となるコンテナランタイムで、Kubernetesが制御できるコンテナを提供する役割です。

つまりKubernetesは、Dockerが提供するコンテナを管理するためのツールと言えます。

コンテナ技術の効果

コンテナ技術は、アプリケーションのデプロイ、スケーリング、バージョン管理を容易にします。

また、開発、テスト、本番環境間での動作の違いをなくすため、DevOpsと連携した効率的な開発プロセスを実現。

DevOps(DevelopmentとOperationsの組み合わせ)とは、ソフトウェア開発(Development)とIT運用(Operations)のプラクティスと文化の一連の方法論。DevOpsの主な目的は、開発と運用のチーム間のコラボレーションとコミュニケーションを強化し、開発ライフサイクル全体での効率と自動化を高めることです。

さらに、マイクロサービスアーキテクチャを容易に実装することで、大規模なアプリケーションの開発と運用を効率的にすることが可能です。

Dockerコンテナの実際的な利用法

Dockerコンテナの利用法はさまざまです。

基本的なコマンドから始めて、具体的な使用例を通じてその利用法を詳しく見ていきましょう。

  • Dockerコンテナの基本的な使い方
  • Docker in action: 実例

Dockerコンテナの基本的な使い方

Dockerコンテナを使用するためには、まずは基本的なコマンドを知ることが重要です。

以下にいくつかの基本的なコマンドを示します。

  • Dockerイメージをダウンロードする: docker pull [image_name]
  • Dockerイメージを元にコンテナを作成する: docker run -d -p [host_port]:[container_port] [image_name]
  • 実行中のDockerコンテナを確認する: docker ps
  • Dockerコンテナを停止する: docker stop [container_id]
  • Dockerコンテナを削除する: docker rm [container_id]
  • Dockerイメージを削除する: docker rmi [image_name]

Docker in action: 実例

具体的な使用例として、Node.jsのWebアプリケーションをDockerコンテナ化する手順を見てみましょう。

Dockerfileの作成

このファイルでは、Node.jsアプリケーションをビルドして実行するために必要な指示をDockerに提供します。

FROM node:12
WORKDIR /usr/src/app
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 8080
CMD [ "node", "app.js" ]

参考までにほかのファイルも載せると以下のとおり。

package.json

{
  "name": "simple-node-app",
  "version": "1.0.0",
  "description": "A simple Node.js app",
  "main": "app.js",
  "scripts": {
    "start": "node app.js"
  },
  "dependencies": {
    "express": "^4.17.1"
  }
}

app.js

const express = require('express');
const app = express();
const port = 8080;

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, World!');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`App running on http://localhost:${port}`);
});

どちらもDockerファイルと同じディレクトリに配置すればOKです。

Dockerイメージのビルド

ターミナルで以下のコマンドを実行します。

docker build -t my-node-app .

Dockerの実行

イメージが作成されたら、新たなDockerコンテナを実行します。

docker run -p 8080:8080 -d my-node-app

最後に、ブラウザを開いて http://localhost:8080にアクセスすると、Node.jsアプリケーションが動作しているのが確認できます。

うえのコマンドにおけるポート番号(左側:右側)は、左が実際にブラウザでアクセスするホスト側のポートです。

右側にアプリケーションで設定したコンテナにおけるポートを指定しましょう。

ブラウザに打ち込むポートをすでに使用している場合は、別のポートを指定してください。

このように、Dockerを利用することでアプリケーションを容易にコンテナ化し、環境に依存せずに動作させることが可能となります。

Dockerによる可能性

Dockerは非常に強力なツールであり、開発者にとって無限の可能性を提供します。

Dockerの可能性とその限界、それに対する対策について詳しく見ていきましょう。

  • Dockerのポテンシャル
  • Dockerの限界と対処法

Dockerのポテンシャル

Dockerの利点を以下のように整理できます。

  1. 独立性と軽量さ:
    異なる環境でも同じ結果を期待できる。軽量な実行環境により、迅速な起動と実行が可能。
  2. マイクロサービスの支援:
    マイクロサービス構造の実現を支援。大規模なプロジェクトの管理を容易にする。
  3. CI/CDパイプラインとの統合:
    アプリケーションのビルド、テスト、デプロイを自動化。コードの品質を向上させる。開発プロセスをスピーディにおこなうことが可能。

これらの利点により、Dockerは開発から運用に至るプロセス全体での効率化と一貫性を提供します。

Dockerの限界と対処法

ただしDockerも、万能というわけではありません。

例えばDockerコンテナはホストOSの上で動作するため、OSレベルの操作は制限されます。

またコンテナ内でのプロセスは、コンテナ外からは見えないため、デバッグや監視が困難です。

これらの制約への対策としては、Dockerコンテナの管理と監視を助けるツール(例:Kubernetes、Prometheusなど)を利用することが考えられます。

これらのツールを使用することで、Dockerコンテナの運用を効率化し、問題の発見と解決を早められるでしょう。

FAQ:よくある質問

Dockerについての一般的な質問とその回答をいくつか紹介します。

DockerとVM(仮想マシン)は何が違うのですか?

DockerとVMの主な違いは、Dockerがアプリケーションとその依存関係を一緒にパッケージ化するのに対し、VMは全体のOSをエミュレートすることです。

これにより、DockerはVMよりも軽量で高速になります。

Dockerfileは何ですか?

Dockerfileは、Dockerイメージを構築するためのテキストファイルです。

このファイルには、基本となるイメージ、コピーするファイルやディレクトリ、実行するコマンドなど、イメージの作成手順が記述されています。

DockerイメージとDockerコンテナの違いは何ですか?

Dockerイメージは、Dockerコンテナを実行するための静的なテンプレートであり、アプリケーションとその依存関係を含んでいます。

一方、DockerコンテナはDockerイメージを実行するための実行環境であり、一つのDockerイメージから複数のコンテナを実行できます。

Dockerの「ポートフォワーディング」とは何ですか?

ポートフォワーディングは、Dockerホストの特定のポートからコンテナの特定のポートへのネットワーク接続を転送する機能。

これにより、Dockerホスト外からコンテナ内のアプリケーションにアクセスできます。

この機能は、docker runコマンドの-pオプションで設定します。

まとめ

当記事では、Dockerとそのコンテナについて、その特性、基本的な使い方、利点と制約について詳しく解説しました。

Dockerコンテナは、開発者が自分のアプリケーションを環境に依存せずに実行できる強力なツールであり、開発の効率化やアプリケーションの信頼性向上に寄与します。

しかし、それが万能であるわけではなく、その限界と対策も理解することが重要です。

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