はじめに
社内でDockerの読書会を定期的に行っていました。
初心者が多い読書会にて自分たちが理解しにくかったことを記述します。
ここでは、以下の事項を記述します。
- コンテナ型仮想化について
- Dockerのイメージについて
- コンテナのライフサイクルについて
コンテナ型仮想化について
書籍でのコンテナ型仮想化技術の説明では、ホスト型仮想化技術と一緒に取り上げられることが多いと感じます。
読書会では仮想化技術の簡単なイメージがまったくなければ、説明を呼んでもピンとこない場合がありました。
そこで、仮想化技術、ホスト型仮想化技術について簡単に記述した後、コンテナ仮想化技術について説明します。
仮想化についてのイメージ
仮想化とは1台の物理サーバ(あるいはPC)の中に、あたかも別のサーバを稼働させることを指します。
基本的には1台のPCにOSは1つしかありません。仮想化技術を使うと、1台のPC上に複数のOSを稼働させることができ、またそれらのOS上でもアプリケーションを稼働させることができます。
物理サーバのOSをホストOSと呼ばれ、仮想化技術を用いたOSはゲストOSと呼ばれます。
仮想化技術を用いて作成された環境を仮想環境といい、仮想環境は論理的に区画されており、環境が隔離されているように見えます。
余談ですが、仮想環境との疎通確認や、通信、ネットワークを考える時には、常に仮想環境が隔離されていることを認識しておかないと、ハマることが読書会では多かったです。
ホスト型仮想化技術について
ホスト型サーバ仮想化技術は、ホストOSに仮想化ソフトウェアをインストールし、その仮想化ソフトウェア上でゲストOSを動作させる技術を指します。
仮想化ソフトには「Oracle VM VirtualBox」、「Vmware Workstation Player」などがあります。
構成としては以下の図のようになります。
コンテナ型仮想化技術について
まず、コンテナとは何か。「プログラマのためのDocker教科書 第2版」から引用すると、
コンテナとはホストOS上に論理的な区画を作り、アプリケーションを動作させえるのに必要なライブラリやアプリケーションなどを1つにまとめ、あたかも個別のサーバのように使うことができるようにしたもの.
この説明だけではコンテナについて理解できるわけではなかったのですが、「Docker/Kubernetes 実践コンテナ開発入門」では以下のように説明があり、
「コンテナとはDockerによって作成されるゲストOS」
と捉えた上であれば理解しやすいかもしれません。
我々初心者が手っ取り早く理解するために、ホスト型にしろ、コンテナ型にしろ、ホストOSとは隔離された仮想環境を構築する点については同じように捉えてもいいと思います。
初学者にとってのホスト型仮想化とコンテナ型仮想化との大きな違いは、軽量で高速な起動・停止ができるどうかだと思います。
コンテナを使用した仮想化システムは、ホスト型に比べて明らかに環境構築がスムーズで、簡単な操作で実行環境を起動することができます。
コンテナ仮想化の構成を以下の図に示します。
Dockerの操作について
読書会では、Dockerの操作(イメージ作成～コンテナの破棄まで)について序盤で取り扱ったものの、操作に対して理解がしにくいという声をもらいました。
掘り下げていくと、Dockerのイメージ、コンテナのライフサイクルについて理解が浅いことがわかりました。
Dockerの操作を初めて学習する方、あるいは操作について理解が浅い方向けに、イメージ、コンテナのライフサイクルについて理解する必要があると考え、本節ではそれらの事項について説明します。
Dockerイメージについて
まず、引用から。
「プログラマのためのDocker教科書 第2版」では、下記の通りに説明しています。
Dockerはアプリケーションの実行に必要になるプログラム本体/ライブラリ・ミドルウェアや、OSやネットワークの設定などを1つにまとめてDockerイメージを作ります。Dockerイメージは実行環境で動くコンテナのもと(ひな型)になります。Dockerでは1つのイメージには1つのアプリケーションのみを入れておき、複数のコンテナを組み合わせてサービスを構築するという手法が推奨されています。
また、「Docker/Kubernetes 実践コンテナ開発入門」では、DockerイメージとDockerコンテナの役割について端的に説明しています。
Dockerイメージ:Dockerコンテナを構成するファイルシステムや実行するアプリケーションや設定をまとめたもので、コンテナを作成するための利用されるテンプレートとなるもの。
Dockerコンテナ:Dockerイメージをもとに作成され、具現化されたファイルシステムとアプリケーションが実行されている状態。
これらをざっくりまとめてみると、イメージとは、Dockerを使用したアプリケーション(コンテナ)を実行する前に、実行に必要となるリソース(ファイルシステム、ライブライリ等)を集めたテンプレートみたいなもの。
「イメージというテンプレを作ると、それ通りにアプリケーションが実行される」みたいな認識をすると、理解しやすいのではないでしょうか。
コンテナのライフサイクル
コンテナのライフサイクル(状態遷移)は以下の図のようになります。
※docker runコマンドではコンテナを生成して起動までしています
Dockerイメージを作成すると、コンテナを生成あるいは起動できるようになります。コンテナの生成と起動の大きな違いは、コンテナ上にある何らかのプロセスが実行されるどうかです。
コンテナのライフサイクルを理解すると、コンテナの簡単な操作のイメージがしやすいと思います。