Docker: コンテナ技術と Docker の紹介

今日はDockerシリーズを始めます。このトピックでは、Docker の基本的な使い方、基本的なコマンド、Dockerfile、および .NET プロジェクトに基づく Docker ストレージとネットワークについて紹介し、説明します。

1. なぜ Docker を学ぶ必要があるのでしょうか?

ここ数年でコンテナ技術は急速に発展し、普及してきました。このような状況において、開発者にとってコンテナ技術は必須の基本スキルの 1 つであると言えます。 Docker は現在、コンテナテクノロジーの最も人気のある実装です。

最も人気のある DevOps プラットフォームである Kubernetes (K8s) は Dockershim (Docker を K8s のコンテナランタイムとして使用できるようにするアダプタコンポーネント) を廃止しましたが、これは K8s で Docker コンテナを実行できないことを意味するものではありません。 Dockershim は今後もコミュニティや公式によってメンテナンスされ続けることは間違いありませんし、将来的には Docker が CRI 仕様をサポートしてアダプタコンポーネントの助けを借りずに K8s で実行できるようになる可能性もありますので、今のところはまったく心配する必要はありません。

Docker は市場で依然として非常に人気があり、実際の環境でも Docker を直接使用する方が適しているシナリオがまだ多くあります。

また、個人的には、Docker を学習した後で K8s を学習すると、はるかに簡単になり、多くの概念がそれほど抽象的ではなくなると感じています。

2. コンテナとは何か

名前が示すように、コンテナは IT の世界で標準化された「コンテナ」です。運輸業界では、船や電車で輸送するさまざまな商品を分離するために物理的なコンテナを使用しているのと同様に、ソフトウェア開発技術でもこのコンテナ化されたアプローチが使用されています。

最も古いコンテナ技術は、Linux Container (略して LXC) と呼ばれるツールであり、カーネルの軽量オペレーティングシステム層における仮想化技術です。 Linux コンテナの実装には、主に Namespace と Cgroup という 2 つの基本テクノロジが含まれます。前者は主にリソースの分離に使用される名前空間であり、後者は CPU およびメモリの制限、プロセスグループの停止、回復、優先度制御などのリソースの管理と制御を担当します。

仮想化技術の発展に伴い、LXC システム層コンテナ技術をベースに、Docker などのアプリケーション層コンテナ技術が誕生しました。オペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションです。このアプリケーションでは、デプロイする必要があるアプリケーションをコンテナ化して、各アプリケーションを分離されたコンテナ内で実行できるようにすることができます。

コンテナの主な利点は、標準化、軽量、持ち運びの容易さ、低コストです。コンテナテクノロジーは軽量の固定インフラストラクチャを提供するため、ハードウェアを構成する必要がなくなり、展開をホストするためにオペレーティングシステムやソフトウェアをインストールする時間を費やす必要もありません。アプリケーションコードを、関連する構成ファイル、ライブラリ、およびアプリケーションを実行するために必要なすべてのものと非常に標準化された方法で組み合わせてパッケージ化できます。これにより、開発者や運用担当者は環境間でアプリケーションをスムーズに展開できるようになり、異なる環境でアプリケーションを正しく実行できないという問題が解決されます。コンテナは互いに分離されているため、アプリケーションのセキュリティが向上します。

3. Dockerとは何か

前述したように、Docker はコンテナテクノロジの実装です。 Docker は、コンテナを開発、配信、実行するためのコンテナ化プラットフォームです。 Docker for desktop は、Linux、Windows、macOS をサポートしています。サーバー環境の場合、Docker は複数の Linux ディストリビューションと Windows Server 2016 以降をサポートします。多くのクラウドサービスプロバイダー (Alibaba Cloud、Azure など) が Docker をサポートしています。

Docker は C/S (クライアント/サーバー) アーキテクチャを使用します。 Docker クライアントは、Docker コンテナの構築、実行、配布を担当する Docker デーモンと通信します。 Docker クライアントとデーモンは同じシステム上で実行できます。また、REST API を使用して通信するリモート Docker デーモンに Docker クライアントを接続することもできます。もう 1 つの Docker クライアントは Docker Compose です。これを使用すると、一連のコンテナーで構成されたアプリケーションを操作できます。

Docker クライアントは、Docker サーバーと対話するためのコマンドラインインターフェイス (CLI) を提供する、docker と呼ばれるコマンドラインアプリケーションです。 docker コマンドは、REST API インターフェイスを使用して、docker run などの命令をローカルサーバーまたはリモートサーバーに送信し、コンテナーを管理します。 Docker クライアントは複数のデーモンと通信できます。

Docker サーバー内のデーモン (dockerd という名前) は、Docker API リクエストをリッスンし、イメージ、コンテナー、ネットワーク、プラグインなどの Docker オブジェクトを管理します。デーモンは他のデーモンと通信して Docker サービスを管理することもできます。

Docker イメージリポジトリは、Software as a Service (SaaS) Docker コンテナーレジストリです。 Docker イメージリポジトリは、作成されたコンテナイメージを保存および配布するために使用されます。 Docker Hub は、Docker イメージ管理用のデフォルトのパブリックリポジトリです。