マルチ CPU アーキテクチャのサポートを活用¶

Docker イメージはマルチ・アーキテクチャ（multi-architecture）をサポートしています。つまり１つのイメージ内に、異なるアーキテクチャを含んでいたり、稀に Windows のような異なるオペレーティングシステムを含むことがあります。

マルチ・アーキテクチャをサポートしているイメージの実行時、 docker は自動的に OS とアーキテクチャに一致した、対応しているイメージを選択します。

Docker Hub 上の大部分の公式イメージには、様々なアーキテクチャがあります。例えば、 busybox イメージがサポートするのは amd64 、 arm32v6 、 arm32v7 、 arm64v8 、 i386 、 ppc64le 、 s390x です。このイメージを x86_64 / amd64 マシン上で実行しようとすると、 x86_64 対応版を自動的に取得・実行します。

Doker Desktop は binfmt_misc マルチ・アーキテクチャをサポートします。つまり、 arm 、 mips 、 ppc64le のような異なる Linux アーキテクチャでコンテナを実行できるだけでなく、 x390x でさえもです。

Docker for Mac 仮想マシン が qemu-static を使うので、コンテナ内で特別な設定は不要です。これにより、 busybox イメージの arm32v7 や ppc64le に対応した ARM コンテナを実行可能です。

Buildx [実験的機能]¶

現在の Docker は、 Arm サーバやデバイス向けのコンテナ開発が、以前よりも簡単になりました。標準的な Docker ツールや手順を用いて、異なるコンピュータ・アーキテクチャ上のイメージの開発、送信、受信、実行がシームレスに行えます。なお、Arm 向けにビルド開始しようとするとき、Dockerfile やソースコードに一切変更を加える必要はありません。

Docker には buildx という新しい CLI コマンドライン・ツールを導入しました。Docker Desktop for Mac と Windows では、この buildx コマンドを使うことで、複数のアーキテクチャに対応したイメージを構築し、マニフェスト・ファイルでそれらを一緒にし、コマンド１つでこれら全てを送信できます。エミュレーションを入れておけば、単にネイティブなイメージを作るよりも、透過的に構築できます。Buildx はこれらを行うため、 BuildKit をベースとする新しい構築インスタンスを追加しました。そして、Docker Desktop の技術スタックによって、ネイティブではないバイナリも実行します。

Buildx CLI コマンドに関する詳しい情報は Buildx をご覧ください。

インストール ¶

1.　Docker Desktop の最新バージョンをダウンロードします。

2.　画面の指示に従い、インストール手順を完了します。Docker Desktop のインストールに成功したら、タスクトレイ内に Docker のアイコンが見えます。

3.　Docker メニューから About Docker Desktop をクリックし、インストールした Docker Desktop のバージョンが 2.0.4.0 (33772) 以上かどうかを確認します。

マルチ・アーキテクチャ・イメージの構築と実行 ¶

docker buildx ls コマンドを実行し、既存のビルダーを一覧表示します。以下で表示しているのは、デフォルトのビルダーです。これは元々ある古いビルダーです。

$ docker buildx ls

NAME/NODE DRIVER/ENDPOINT STATUS  PLATFORMS
default * docker
  default default         running linux/amd64, linux/arm64, linux/arm/v7, linux/arm/v6

マルチ・アーキテクチャ機能を利用できる新しいビルダーを作成します。

$ docker buildx create --name mybuilder

mybuilder

あるいは、新しいビルダーを作成してコマンド１つで切り替えるには docker buildx create --name mybuilder --use を実行します。

新しいビルダーに切り替えて調べてみましょう。

$ docker buildx use mybuilder

$ docker buildx inspect --bootstrap

[+] Building 2.5s (1/1) FINISHED
 => [internal] booting buildkit                                                   2.5s
 => => pulling image moby/buildkit:master                                         1.3s
 => => creating container buildx_buildkit_mybuilder0                              1.2s
Name:   mybuilder
Driver: docker-container

Nodes:
Name:      mybuilder0
Endpoint:  unix:///var/run/docker.sock
Status:    running

Platforms: linux/amd64, linux/arm64, linux/arm/v7, linux/arm/v6

マルチ・アーキテクチャ・イメージの構築、送信、実行のワークフローが機能するかどうか調べます。簡単なサンプル Dockerfile を作成し、２つの派生イメージを作成し、それらを Docker Hub に送信します。

$ mkdir test && cd test && cat <<EOF > Dockerfile

FROM ubuntu
RUN apt-get update && apt-get install -y curl
WORKDIR /src
COPY . .
EOF

$ docker buildx build --platform linux/amd64,linux/arm64,linux/arm/v7 -t username/demo:latest --push .

[+] Building 6.9s (19/19) FINISHED
...
 => => pushing layers                                                             2.7s
 => => pushing manifest for docker.io/username/demo:latest                       2.2

username の場所には、有効な Docker ユーザ名を入れます。

注釈

--platform フラグは、buildx に対して AMD 64-bit 、 Arm 64-bit、Armv7 アーキテクチャに対応する Linux イメージを生成するように伝えます。
--push フラグは、生成したマルチ・アーキテクチャ対応マニフェストを生成し、全てのイメージを Docker Hub に送信します。

イメージの調査には imagetools を使います。

$ docker buildx imagetools inspect username/demo:latest

Name:      docker.io/username/demo:latest
MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.list.v2+json
Digest:    sha256:2a2769e4a50db6ac4fa39cf7fb300fa26680aba6ae30f241bb3b6225858eab76

Manifests:
  Name:      docker.io/username/demo:latest@sha256:8f77afbf7c1268aab1ee7f6ce169bb0d96b86f585587d259583a10d5cd56edca
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/amd64

  Name:      docker.io/username/demo:latest@sha256:2b77acdfea5dc5baa489ffab2a0b4a387666d1d526490e31845eb64e3e73ed20
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/arm64

  Name:      docker.io/username/demo:latest@sha256:723c22f366ae44e419d12706453a544ae92711ae52f510e226f6467d8228d191
  MediaType: application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json
  Platform:  linux/arm/v7

このイメージは Docker Hub 上で username/demo:latest というタグで利用可能になりました。このイメージを使って、Intel ノート PC 上や、 Amazon EC2 A1 インスタンス上や、Raspberry Pis や、その他のアーキテクチャ上でコンテナを実行できます。Docker はイメージ取得時、各々のアーキテクチャに対応したものをダウンロードします。そのため、 Raspberry Pi では 32-bit Arm バージョンを実行し、EC2 A1 インスタンスでは 64-bit Arm を実行します。 SHA タグの識別は、イメージ派生ごとに保持します。また、Docker Desktop 上では異なるアーキテクチャとしてタグ付けされたイメージを実行可能です。

イメージの実行には SHA タグを使えますし、アーキテクチャの確認もできます。例えば、以下のコマンドを macOS 上で実行します：

$ docker run --rm docker.io/username/demo:latest@sha256:2b77acdfea5dc5baa489ffab2a0b4a387666d1d526490e31845eb64e3e73ed20 uname -m
aarch64

$ docker run --rm docker.io/username/demo:latest@sha256:723c22f366ae44e419d12706453a544ae92711ae52f510e226f6467d8228d191 uname -m
armv7l

この例では、 uname -a の実行結果が aarch64 と armv7l になっているだけでなく、各コマンドが macOS 開発マシン上でネイティブに実行しています。

参考

Leverage multi-CPU architecture support: https://docs.docker.com/docker-for-mac/networking/

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