Docker とは？コンテナー化のガイド
Docker は、開発者がコンテナー化されたアプリを作成、実行、デプロイ、アップデート、管理できるようにするオープンソースのソフトウェア プラットフォームです。開発者は Docker を使用して、コード、依存関係、ライブラリを「コンテナー」(独立してアプリを実行するために必要なものがすべて含まれている、仮想化されたスタンドアロンのアプリ インスタンス) にパッケージ化することで、アプリ レイヤーを抽象化できます。Docker はコンテナー化を簡素化することでソフトウェア開発の世界に革命をもたらしました。
このガイドでは、Docker とは何か、その使用、コンテナー化のメリットについて説明します。マイクロサービス、継続的インテグレーション、デプロイなど、さまざまなソフトウェア開発シナリオでの Docker の使用を説明します。
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Docker の仕組み
Docker は、Windows、Linux、および MacOS で実行できるオープンソース・テクノロジーです。新しく構築されたソフトウェアをその環境から分離することで機能します。この環境は Docker イメージ、つまりコンテナーの作成方法、使用するソフトウェア、実行方法を決定する実行可能パッケージとして始まります。
イメージを実行した後、Docker はアプリの実行に必要なものをすべて格納するコンテナーを作成します。これには、システム ツール、コード ライブラリ、依存関係、ランタイムが含まれます。Docker イメージをコンテナーのソース コード、または Docker コンテナーを Docker イメージのインスタンスと考えてください。
コンテナー化の大きなメリットの 1 つは、依存関係の分離です。コンテナーには必要な依存関係がすべてありますが、コンテナーが動作するホストにはその必要がありません。これにより、セキュリティが向上し、依存関係の競合が防止されます。
Docker はアジャイル・プラクティスを促進します。アジャイル・プラクティスには、コラボレーション、柔軟性、そして機能するコードの継続的なリリースに焦点を当てた迅速な開発サイクルが含まれます。これにより、開発者はアプリをステージングと本番環境にデプロイする前に、テストを迅速に実行し、すべてが機能することを確認できます。
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Docker の用途とは？
Docker によりコンテナーが作成されます。コンテナーは、さまざまな設定で一貫したパフォーマンスを実現するために、アプリとそのすべての依存関係をバンドルする分離された環境です。最初に扱うのは、コンテナーの中身とその動作方法を定義する、読み取り専用のテンプレートである Docker イメージです。
開発者はソフトウェア開発、テスト、およびデプロイの各過程で Docker をさまざまな方法で利用しています。たとえば、アプリをマイクロサービスに分割したり、CI/CD パイプラインを効率化したり、ソフトウェア テストを簡素化したり、異なる環境でアプリが円滑に動作することを保証したりしています。
マイクロサービス アーキテクチャ
「Docker の用途とは？」という質問に対する 1 つの回答方法は、マイクロサービスでの使用についてです。
Docker はマイクロサービス アーキテクチャのデプロイに最適です。マイクロサービス アーキテクチャは、単一のアプリを独立した一連の疎結合サービスに分割して構築します。
マイクロサービスの構築に Docker コンテナーを使用することで、DevOps チームは各マイクロサービスに分離された環境を提供し、アプリの他の部分に悪影響を与えることを恐れずにコードをテストできます。各コンテナーは、独自の依存関係とリソースによって独立して動作します。つまり、あるコンテナーの変更や問題が他のコンテナーに影響することはありません。このレベルの分離と制御は、ベア メタル サーバーでは簡単には実現できません。ベア メタル サーバーでは、1 つのサービスの変更が簡単にシステム全体に影響します。このように、Docker は開発のスピードと効率を向上させると同時に、信頼性とスケーラビリティを高め、デプロイ時間を短縮し、簡単にマイクロサービス アーキテクチャを採用できるようにします。
マイクロサービスでは、機能をカプセル化することで個々のコンポーネントの複雑さが軽減されますが、何百もの独立したサービスを連携させることは困難です。そこで Docker が役に立ちます。Compass や Kubernetes などのツールも、マイクロサービスのスプロールを抑制するのに役立ちます。Compass はコンポーネント カタログを使用して、会社のすべてのソフトウェア コンポーネントを 1 か所に集めます。Kubernetes では強固なオーケストレーション機能が提供されており、コンテナー化されたアプリをマシンのクラスター全体で効率的に管理、デプロイ、拡張することができます。
Compass はベスト プラクティスを確立し、スコアカードを使ってソフトウェアの健全性を測定します。Atlassian Forge プラットフォーム上で構築された拡張機能によって、DevOps ツールチェーン全体でデータとインサイトを提供します。
継続的インテグレーションと継続的デプロイ
開発者は、DevOps の Docker を使用して CI/CD（継続的インテグレーションと継続的なデリバリー）パイプラインを作成できます。つまり、エンドユーザーが最新の信頼性の高いソフトウェアで動作するアプリを使用できるようにしながら、コード変更をプロジェクトのメイン・ブランチとマージ（継続的インテグレーション）します。これにより、継続的デプロイが可能になります。
Docker は CI/CD サイクルを合理化し、開発者があらゆる Docker ホストで実行されるイメージとしてパッケージ化されたアプリを運用チームに渡すことができるようになります。
コンテナー
開発者は Docker を使わなくてもコンテナーを作成できますし、実際に作成しています。しかし、Docker には、プロセス全体を簡素化、合理化、自動化するための高度なソリューションとインテリジェントなツールがあります。Docker イメージはスタンドアロンの軽量で実行可能なソフトウェア パッケージで、システム ライブラリ、設定、ツール、ランタイム、コード、アプリの実行に必要なすべての依存関係が含まれています。
Docker イメージを使用すると、ソフトウェアが環境から効果的に分離できるため、開発環境やデプロイ環境の違いに関係なく、複数のコンテナーを統一して運用/実行できます。これは、Docker を使うことでオペレーティング システムのカーネルにおけるリソース分離が活用され、同じ OS 内で複数のコンテナーを実行できるためです。
Docker イメージでは、ベース レイヤーが指定され、その上に必要なすべての依存関係がインストールされます。構築されたイメージは、Docker デーモンが実行されている限り、ホストのオペレーティング システムに関係なく、どの Docker ホストでも実行できます。コンテナーを実行すると、Docker デーモンを介してホスト OS と対話するため、ホスト OS を柔軟に選択できます。
また、Docker では迅速な移行が可能なので、新しいインスタンスの作成と、複数の Docker 環境にわたるコンテナーのメンテナンス ワークフローの簡素化が容易になります。
ソフトウェアテスト
Docker には高い柔軟性と、ソフトウェアテストに関する次のようなメリットがあります。
- 一貫したテスト環境: Docker では、開発者の環境だけでなく、あらゆる Docker ホストでアプリを実行するために必要なすべてのものがパッケージ化されます。
- テストの自動化：Docker を既存の自動化に統合すると、繰り返し作業が簡単になります。
- コスト削減: Docker を使用することで、それほど強力でない別のサーバーにテスト環境をセット アップできるため、専用のハードウェアや VM が不要になります。テスト実行が本番環境のホストに影響しないため、パフォーマンスと安定性が維持されます。
- コラボレーションの向上：Docker では、コンテナー・イメージをチーム・メンバーと共有するだけで、テスト環境を簡単に共有できます。
Docker のメリット
Docker をソフトウェアの開発とデプロイに使用するメリットには、スケーラビリティ、一貫性、移植性、分離、リソース効率などがあります。依存関係を分離する Docker の機能により、環境に関係なく各コンテナーを確実に実行できます。これらのメリットは、開発者、運用、品質保証など、会社全体のチームに良い影響を与えます。
拡張性
Docker コンテナーはすばやく起動し、オン・デマンドでアプリをシームレスにデプロイできます。この応答性により、トラフィックの変動やワークロードの増加に応じてアプリをスケール・アップまたはスケール・ダウンできます。
たとえば、ブラック フライデーのセール中に、オンライン買い物客が e コマース ショッピング アプリに殺到する可能性があります。これらの急増に対処するために、Web サイトのマイクロサービスを実行する Docker コンテナーは自動的に拡張されます。これを管理する Kubernetes のような連携ツールでは、需要に応じて実行中のコンテナーの数を調整するように設定する必要があります。
コンテナー連携ツールでは、コンテナーのライフサイクルとマイクロサービス アーキテクチャを大規模かつ自動的に管理するためのフレームワークが提供されます。プロビジョニング、デプロイ、ネットワーク構築、スケーリング、負荷分散などを処理することで、コンテナー化されたワークロードとサービスの実行/管理に必要な運用業務を自動化します。
買い物客と取引の数が増えるにつれて、連携ツールでは、新しいコンテナーが構築されワークロードが分散されます。これにより、トラフィックが急増しても Web サイトがスムーズに機能します。
一貫性
Docker は開発とデプロイの一貫性を保証します。これにより、開発者はどの環境でも機能するパッケージを作成して複製できます。ユーザーはコンテナー内の必要なライブラリとパッケージの正確なバージョンを確認できるので、依存関係のリビジョンがわずかに異なることによるバグのリスクを最小限に抑えることができます。
この一貫性がなければ、バグの排除とコードのテストは面倒で時間がかかる作業になります。矛盾が多くなると、ソフトウェアのデリバリーの信頼性が低くなるでしょう。
移植性
Docker は、アプリがさまざまな環境で一貫して動作するために必要なすべてのものをパッケージ化する、軽量で移植可能なソフトウェア ツールです。
すべてが自己完結型なので、コンテナーはホスト・マシンにプリインストールされているソフトウェアや設定に依存しません。したがって、必要に応じてコンテナーを簡単にセットアップしてデプロイできます。
分離
Docker コンテナーは、他のコンテナーやホスト マシンのオペレーティング システムから独立した、自己完結型の環境でコードを分離します。この分離により、アプリ全体の機能を乱すことなく、より安全にテストできます。また、異なる環境やシステムでアプリを直接実行する際に生じる可能性のある互換性の問題や依存関係の矛盾も解消されます。Docker では、アプリを実行するための一貫した単一のプラットフォームが提供されているからです。
リソースの効率
従来の仮想化と比較して、Docker はいくつかの主要な領域でリソースの使用を最適化します。
- Docker コンテナーは通常、使用するメモリとディスク容量が VM より少なくて済みます。
- Docker コンテナーはホスト・マシンのカーネルを共有し、複数の VM を実行することによるオーバーヘッドを排除します。
- ユーザーは、特定の CPU、メモリ、およびディスク容量を各 Docker コンテナーに割り当てることができます。
- ユーザーは Docker 連携ツールを設定して、コンテナーのライフサイクルを自動的に管理し、マシンのクラスター全体でのリソース利用を最適化できます。
Docker によるコンテナー連携に Compass を使用する
Docker を使用するコンテナー化では、多数の Docker ホストで稼働する多くのコンテナーからなるシステムを管理し理解するという問題が発生します。信頼性の高いアプリ パフォーマンスを確保するには、分散型アーキテクチャの拡張に応じて、その複雑性を管理することが非常に重要です。Docker によりコンテナー化が処理される一方で、Compass のようなツールでは、開発環境に関する貴重なインサイトが提供されます。
Compass は拡張可能な開発者エクスペリエンス プラットフォームであり、サービスのパフォーマンスと健全性およびチームのコラボレーションに関する分断された情報を一元化された検索可能な場所にまとめます。
Compass を使用することで、効率化を実現でき、開発チームで次のことが可能になります。
- 開発者が必要なものをすばやく見つけられるコンポーネント カタログを使用して、ソフトウェアのスプロール化を防ぎ、生産性を向上させます。
- コンポーネントとその依存関係から、リアルタイムのアクティビティ最新情報でサービスの健全性を監視します。
Compass はコンテナー連携ツールではありませんが、開発作業を一元的に表示し、改善すべき分野を特定するのに役立つため、Docker の設定を補完します。
「Docker とは？」という質問に対する究極の答えは、プロセスを合理化し、効率を高め、一貫性を確保し、移植性を維持する能力です。これが Docker を現代の DevOps プラクティスに不可欠なものにしています。
Compass などのツールのサポートが追加されたことで、複雑な分散型アーキテクチャの管理における Docker の潜在能力が最適化されます。Docker のコンテナー化機能を活用することで、開発者はアプリをより効率的に構築、テスト、デプロイできます。
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Docker とは よくある質問
Kubernetes と Docker の違い
Kubernetes と Docker は多くの場合、相互に連携して動作します。Docker はコンテナーを実行するための環境を提供し、Kubernetes は Docker コンテナーのクラスターを連携して管理し、それらが最適に動作するようにします。簡単に言えば、Docker はコンテナー テクノロジーで、Kubernetes はコンテナー連携ツールです。アプリが非常に複雑になり、コンテナーを手動で管理するのが難しくなった場合には、Kubernetes に投資することができます。
Docker と仮想マシンの違い
VM とは異なり、Docker コンテナーはハードウェアを仮想化せず、完全なゲスト オペレーティング システムを必要としません。代わりに、Docker コンテナーはオペレーティング システムを仮想化し、ホスト システム上で独立したプロセスとして実行します。これにより、Docker コンテナーは従来の VM より高速で軽量になります。
さらに、Docker コンテナーは、各仮想マシンにリソースを割り当てるのではなく、ホスト・マシンのリソースを共有するので、より効率的になります。アプリを実行するための移植可能で軽量な環境が必要な場合は、Docker を使用します。VM は、ゲスト・オペレーティング・システム全体またはシミュレートされたハードウェア環境を必要とするワークロードの実行に適しています。
Docker に関する一般的な課題は？
Docker の一般的な課題には、リソースの制約、ネットワークの複雑さ、Docker イメージの課題などがあります。コンテナーが効率的に実行するために十分なリソースを確保するには、適切なリソースの割り当てと監視が不可欠です。
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