Dockerとは？手を動かしながら実感できる

（最終更新日：2023年10月）

✔この記事は以下のような方向けです

「Dockerの機能とは何だろう？」
「Dockerの使い方を学びたい」
「Dockerの具体的な活用例を知りたい」

✔この記事で得られる知識

Dockerの基本概念
Dockerの操作方法とその利用の幅広さ
Dockerの実例

今回の記事では、Dockerの基本情報から、その多機能性を最大限に活用するための方法まで、具体的な例を交えてわかりやすくご紹介します。

ぜひ最後までお読みいただき、Dockerの可能性を存分に体感してください。

動画でも解説してます。動画では実際にコンテナを動かしている様子が見れるので、初めての方でもイメージが湧きやすいはず。

筆者プロフィール

【現職】プロダクトマネージャー

【副業】ブログ（月間20万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。現在はプロダクトマネージャーとして、さまざまな関係者の間に入り奮闘してます。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。

【当ブログで紹介しているサイト】

当サイトチュートリアルで作成したデモ版日報アプリ

Django × Reactで開発したツール系Webアプリ

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Docker入門：なぜDockerが必要なのか？

こちらでは、Docker学習の必要性について、お伝えしていきます。

Dockerとは
Dockerのメリット
従来の仮想化技術とDockerの違い
Dockerの具体的な利用例

Dockerの定義とそのメリット

Dockerは、オープンソースのコンテナ化技術。

アプリケーションとその依存関係を、ひとつの「コンテナ」にパッケージ化します。

ソフトウェアを安全かつ一貫性を持って実行できるものです。

Dockerのメリット

Dockerの最大のメリットは、「自分のマシンでは動いたのに…」という問題を解消すること。

なぜ解消できるかというと、パッケージ化により、開発やテスト、本番環境間で同一の環境を提供できるから。

軽量性も大きな特徴で、仮想マシンよりも早く起動し、使用するリソースも少ないです。

従来の仮想化技術とDockerの違い

従来の仮想化技術は、PCのリソースを多く使います。

なぜなら仮想マシンは以下のような仕組みだからです。

物理的なハードウェアリソース上に複数の仮想マシンを立ち上げる
各仮想マシンにOSをインストールし、アプリケーションを動かす

例として以下は、著者のPCでVirtualBox（仮想マシン）を起動した際のCPU・メモリ専有率がわかるものです。

常時このような状態ではありませんが、かなりのリソースを使っているのがわかります。

対してDockerは、OSを共有しつつ、アプリケーションとその依存関係をコンテナにパッケージ化します。

必要なリソースが大幅に少なくて済み、立ち上がり速度も速いのが特徴です。

上記のような画面にも出てこないくらい小さいリソース占有率になります。

Dockerの具体的な利用例

Dockerの利用例は多岐にわたります。

例えばWebアプリケーションの開発においては、DBやバックエンド、フロントエンドをそれぞれ異なるコンテナで動かし、それらの連携が可能です。

また機械学習の分野では、環境設定が難しいライブラリやツールをDockerコンテナにパッケージ化することで、誰でも簡単にそのツールを使えるようになります。

Dockerを使い始める：インストールまでの手順

ここではDockerのインストールから基本的な動作確認方法までを解説します。

Dockerのインストールガイド
sudoなしでDockerの実行を行う方法
インストール後のDocker動作確認手順

Dockerのインストールガイド

Dockerは、WindowsやMac、Linuxなど主要なOS上で操作可能です。

それぞれに合わせたインストール方法がありますので、以下を参考に自身の環境にインストールしましょう。

sudoなしでDockerの実行を行う方法

Dockerを使いこなすには、現在ログインで使用しているユーザーをdockerグループに追加する必要があります。

なぜならデフォルトでは、Dockerの実行には、sudo権限が必要だからです。

この操作は、ユーザの権限管理を容易にするだけでなく、コマンドの入力を簡単にするメリットもあります。

$ sudo gpasswd -a $USER docker
ユーザ ユーザー名 をグループ docker に追加
$ sudo systemctl restart docker

インストール後のDocker動作確認手順

Dockerのインストールが成功したか確認するためには、以下の2つを試しましょう。

バージョンを確認する

docker version

ターミナルから”docker run hello-world”コマンドを実行する

docker run hello-world

それぞれ正しく表示されれば、Dockerのインストールに問題はありません。

詳しくはこちらの記事をどうぞ。

Dockerのキーコンセプトを理解する

こちらでは、Dockerを理解し、効果的に使用するための重要な概念を説明します。

Dockerコンテナについて
Dockerイメージの理解
Dockerfileの役割
Dockerレジストリ（DockerHub）の活用

Dockerコンテナについて

Dockerコンテナは、アプリケーションとその依存環境を一体化したものです。

コンテナにより、どの環境でも、アプリケーションが同じように動作できます。

これは一種のランタイムであり、ソフトウェアやライブラリ、環境変数など、アプリケーションが動作するために必要な全てを含んでいます。

Dockerイメージの理解

Dockerイメージは、コンテナの「設計図」で、Dockerコンテナの作成に用いられます。

イメージには以下が含まれています。

アプリケーションのコード
ランタイム
ライブラリ
環境変数
設定ファイル

Dockerイメージはレイヤーで構成され、それぞれのレイヤーは読み取り専用です。

Dockerfileの役割

Dockerfileは、Dockerイメージを作成するためのテキストファイルです。

このファイルには、ベースとなるイメージや新たにインストールするパッケージ、設定変更の手順などが記述されています。

# ベースイメージとしてのNode.jsを指定
FROM node:14

# アプリケーションのディレクトリを作成
WORKDIR /usr/src/app

# アプリケーションの依存関係をインストール
# package.jsonとpackage-lock.jsonの両方があれば、以下のコピー
COPY package*.json ./

# 依存関係のインストール
RUN npm install

# アプリケーションのソースをバンドルする
COPY . .

# アプリがリッスンするポートを指定
EXPOSE 8080

# コマンドを定義
CMD [ "node", "server.js" ]

DockerfileからDockerイメージを生成する際には、”docker build”コマンドを使用します。

試してみよう。以下のようなフォルダツリーで、各ファイルにはそれぞれのコードをコピペしてみてください。手順通りに実行すると、ブラウザでlocalhostにアクセスすると、Hello, World!!が表示されるはず。

ファイルツリーが以下のようになるようにします。

project-root/
├── Dockerfile
├── package.json
├── package-lock.json
└── server.js

package.jsonに以下を書き込み、「npm i」を実行します。

{
    "name": "my-app",
    "version": "1.0.0",
    "description": "A sample Node.js app",
    "main": "server.js",
    "scripts": {
        "start": "node server.js"
    },
    "devDependencies": {
        "express": "^4.18.2"
    }
}

server.jsのコードはこちら。

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

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

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

プロジェクトディレクトリ内で以下のコマンドをそれぞれ実行しましょう。

docker build -t my-app .
docker run -p 80:8080 my-app

ブラウザでlocalhostにアクセスすると、以下のとおり。

ブラウザからのアクセスをポート80に設定しています。もし現在のPCでApacheやNginxの設定をしていると上手く動作しない可能性があります。対象のサーバーをストップするか、docker runで、別のポートを指定して、ブラウザからもlocalhost:指定したポート、でアクセスしてみてください。