Docker 概要

Docker はアプリケーションを開発（developing）、移動（shipping）、実行（running）するためのオープンなプラットフォームです。Docker はインフラストラクチャ 1 とアプリケーションを切り離すため、ソフトウェアを短時間で提供できます。Docker があれば、アプリケーションを管理するのと同じ方法で、あなたのインフラも管理できます。Docker 的な手法を最大限活用しますと、テストやコードのデプロイを素早くできますので、コードを書いてから、プロダクション（実行環境）で動かすまでにかかる時間を著しく軽減できます。

1

訳者注：インフラ（infrastructure）とは、サーバやネットワークなど計算資源の基盤となるもの。

Docker プラットフォーム

Docker は、コンテナ（container）という緩やかに隔離された環境 2 （isolated environment）で、アプリケーションのパッケージ化と実行をする機能を提供します。この分離と安全性により、実行するホスト上で多くのコンテナを同時に実行できます。コンテナは軽量であり、アプリケーションの実行に必要な全てが入っているため、ホスト上で今何をインストールしていようが関係ありません。作業中でも手軽にコンテナを共有できますので、あなたが共有したコンテナを得た全ての人が、同じコンテナを、同じ方法で、確実に動作できるようにします。

2

隔離された環境とは "isolated environment" の訳。隔離されて離された環境というよりも、部屋の中を仕切るようなイメージが近いです。

Docker が提供するのは、コンテナのライフサイクル（全過程）を管理するツールと、プラットフォームです。

  • コンテナを利用して、アプリケーションとそれをサポートするコンポーネント 3 を開発。

  • コンテナは、アプリケーションの配布とテストをする単位。

  • 準備ができたら実環境（運用環境）にアプリケーションをデプロイします。デプロイの単位は、１つのコンテナか、あるいはオーケストレーション（orchestrated 4 ）された１つのサービスです。あなたの実環境は、構内のデータセンタやクラウドプロバイダや、あるいは両者の組み合わせ（ハイブリッド）でも動作します。

3

このコンポーネントとは、Docker をとりまく各種ツール群やサービスです。

4

原文は "orchestrated service" 。複数台のサーバ上で、サービスを一斉かつ自動的に制御する動作です。

Docker の用途は何ですか？

素早く一貫性を保つアプリケーションのデリバリ

Docker は開発のライフサイクルを効率化します。開発するアプリケーションやサービスがローカルなコンテナ内に実現でき、開発者は標準化された環境により作業が進められるからです。コンテナを使った開発は、継続的インテグレーション (continuous integration; CI) や継続的開発 (continuous delivery; CD) のワークフローに適しています。

以下のようなシナリオ例を検討しましょう。

  • 開発者がローカルでコードを書き、仲間とその作業を共有するために Docker コンテナを使います。

  • Docker によりアプリケーションをテスト環境に投入し、自動および手動のテストを実行します。

  • 開発者がバグを発見したら、開発環境においてこれを修正して、アプリケーションをテスト環境に再デプロイし、テスト確認を行ないます。

  • テストが完了します。この後にユーザが修正版を利用できるようにすることは、更新済イメージを本番環境へ投入することと同じく容易なことです。

迅速なデプロイとスケーリング

Docker によるコンテナベースのプラットフォームは、処理負荷の高度な分散を考慮しています。Docker コンテナは、開発者のノートパソコン上で実行できるだけでなく、データセンタの物理マシンや仮想マシン、クラウドプロバイダ、そしてさまざまな環境の組み合わせにおいて実行可能です。

Docker の可搬性と軽量な特性は、以下のようなことを容易に実現します。それは処理負荷を動的に管理できること、ビジネスシーンでの要求に応じてアプリケーションのスケールアップや提供終了を簡単に、しかもほぼリアルタイムで行うことができます。

同じハードウェア上で負荷の高い処理を実行

Docker は軽量かつ高速です。ハイパーバイザ・ベースの仮想マシンに取って変わる、実用的で費用対効果の高いものです。したがってコンピュータ性能をフルに活用してビジネス目標を達成できます。Docker は高度に処理集中する環境に適しており、さらには中小規模の、より少ないリソースの中でのシステム構築にも適しています。

Docker のアーキテクチャ

Docker はクライアント・サーバ型のアーキテクチャを採用しています。Docker クライアント は Docker デーモンに処理を依頼します。このデーモンは、Docker コンテナの構築、実行、配布という複雑な仕事をこなします。Docker クライアントとデーモンは同一システム上で動かすことも 可能 ですが、別のシステム上であっても、Docker クライアントからリモートにある Docker デーモンへのアクセスが可能です。Docker クライアントとデーモンの間の通信には REST API が利用され、UNIX ソケットまたはネット・ワークインターフェイスを介して行われます。他にも Docker クライアントには Docker Compose があり、コンテナ一式で構成されるアプリケーションを操作します。

Docker アーキテクチャ図

Docker デーモン

Docker デーモン（ dockerd ）は Docker API リクエストを受け付け、イメージ、コンテナ、ネットワーク、ボリュームといった Docker オブジェクトを管理します。また、Docker サービスを管理するため、他のデーモンとも通信を行います。

Docker クライアント

Docker クライアント（ docker ）は Docker とのやりとりを行うために、たいていのユーザが利用するものです。docker run のようなコマンドが実行されると、Docker クライアントは dockerd にそのコマンドを伝えます。そして dockerd はその内容を実現します。docker コマンドは Docker API を利用しています。Docker クライアントは複数のデーモンと通信することができます。

Docker デスクトップ

Docker デスクトップは Mac や Windows や Linux 環境へ簡単にインストールできるアプリケーションです。これを使えば、 コンテナ化(containerlized) したアプリケーションとマイクロサービスを構築・共有できるようになります。Docker デスクトップに含まれるのは Docker デーモン（ dockerd ）、Docker クライアント（ docker ）、Docker Compose、Docker Content Trust、Kubernetes、 Credential Helper(認証情報ヘルパー) です。詳しい情報は Docker Desktop をご覧ください。

Docker レジストリ

Docker レジストリは Docker イメージを保管します。Docker Hub は公開レジストリであり、誰でも利用可能です。また Docker はデフォルトで Docker Hub のイメージを探すよう設定されています。独自にプライベート・レジストリを運用することもできます。

docker pull や docker run コマンドを使うと、設定されたレジストリから必要なイメージを取得します。 docker push コマンドを使えば、イメージを指定したレジストリに送信します。

Docker オブジェクト

Docker の利用時は、イメージ、コンテナ、ネットワーク、ボリューム、プラグインや、その他のオブジェクトを作成・利用します。このセクションは各オブジェクトの概要を説明します。

イメージ

イメージ（ image ）とは、Docker コンテナを作成する命令が入った読み込み専用のテンプレートです。通常イメージは、他のイメージをベースにしてそれをカスタマイズして利用します。たとえば ubuntu イメージをベースとするイメージを作ったとします。そこには Apache ウェブ・サーバや自開発したアプリケーションといったものをインストールするかもしれません。さらにアプリケーション実行に必要となる詳細な設定も加えることにもなるでしょう。

イメージは作ろうと思えば作ることができ、他の方が作ってレジストリに公開されているイメージを使うということもできます。イメージを自分で作る場合は Dockerfile というファイルを生成します。このファイルの文法は単純なものであり、そこにはイメージを生成して実行するまでの手順が定義されます。Dockerfile 内の個々の命令ごとに、イメージ内にはレイヤというものが生成されます。Dockerfile の内容を書き換えたことでイメージが再構築されるときには、変更がかかったレイヤのみが再生成されます。他の仮想化技術に比べて Dockerイメージというものが軽量、小さい、早いを実現できているのも、そういった部分があるからです。

コンテナ

コンテナとは、イメージが実行状態となったインスタンスのことです。コンテナに対する生成、開始、停止、移動、削除は Docker API や CLI を使って行われます。コンテナは、複数のネットワークへの接続、ストレージの追加を行うことができ、さらには現時点の状態にもとづいた新たなイメージを生成することもできます。

デフォルトでは、コンテナは他のコンテナやホストマシンとは、程よく分離されています。コンテナに属するネットワーク、ストレージ、基盤となるサブシステムなどを、いかにして他のコンテナやホストマシンから切り離すか、その程度は制御することが可能です。

コンテナはイメージによって定義されるものです。またこれを生成、実行するために設定したオプションによっても定義されます。コンテナを削除すると、その時点での状態に対して変更がかかっていたとしても、永続的なストレージに保存されていないものは消失します。

docker run コマンドの例

次のコマンドは ubuntu コンテナを実行し、ローカルのコマンドライン処理のセッションを結びつけます。そして /bin/bash を実行します。

$ docker run -i -t ubuntu /bin/bash

このコマンドを実行すると、以下のようになります（デフォルトのレジストリ設定を使用している想定です）。

  1. ubuntu イメージがローカルになければ、Docker は設定されているレジストリからイメージを取得します。この動作は手動で docker pull ubuntu を実行するのと同じです。

  1. Docker は新しいコンテナを作成します。これは手動で docker create コマンドを実行するのと同じです。

  1. Docker はコンテナに対して読み書き可能なファイルシステムを、最後のレイヤとして割り当てます。このため、実行中のコンテナは、コンテナ内のローカルなファイルシステムで、ファイルやディレクトリの生成や変更ができます。

  1. Docker はネットワーク・インターフェースを生成し、コンテナをデフォルト・ネットワークに接続します。これは、ネットワークのオプションを一切指定していないからです。この処理には、コンテナに対する IP アドレスの割り当ても含みます。デフォルトでは、コンテナが外部ネットワークに接続するには、ホストマシンのネットワーク接続を利用します。

  1. Docker はコンテナを起動し、 /bin/bash を実行します。コンテナは（ -i と -t のフラグにより）対話的に、かつターミナルに接続して実行しているため、手元のキーボードを使って入力でき、その間の出力はターミナル上に表示されます。

  1. exit を入力すると、 /bin/bash コマンドは終了します。コンテナは停止状態となりますが、削除はされません。コンテナは再起動や削除できます。

基礎技術

Docker は Go プログラミング言語 で書かれており、Linux カーネルの機能をうまく活用して、さまざまな機能性を実現しています。Docker は namespaces （名前区間）技術を使い、「 コンテナ(container) 」と呼ぶ 隔離された作業空間(isolated workspace) を準備します。

名前空間はいくつもの隔離状態を作り出します。コンテナ内のさまざまな処理は、隔離された名前空間内で実行され、それぞれへのアクセスはその名前空間内に限定されます。

次のステップ

参考

Docker overview

https://docs.docker.com/get-started/overview/