アプリケーションデプロイの環境問題#

大型プロジェクトは部品が多く、実行環境も複雑で、デプロイ時にいくつかの問題に直面します：

• 依存関係が複雑で、互換性の問題が発生しやすい
• 開発、テスト、本番環境に差異がある

例えばあるプロジェクトでは、デプロイ時に node.js、Redis、RabbitMQ、MySQL などの依存関係が必要となり、それらのサービスが必要とするライブラリや依存関係はそれぞれ異なり、時には衝突さえ生じます。デプロイには非常に大きな困難をもたらします。

Dockerは依存互換性の問題を解決します#

Dockerはこの問題を巧みに解決します。Dockerはどのように実現しているのでしょうか？

Dockerは依存の互換性問題を解決するため、2つの手段を採用しています：

• アプリの Libs（ライブラリ）、Deps（依存関係）、設定をアプリと一緒にパッケージ化する
• 各アプリを分離されたコンテナに入れて実行し、互いの干渉を避ける

このようにパッケージ化されたアプリパッケージには、アプリ自体だけでなく、アプリが必要とする Libs、Deps も含まれており、OS 上にそれらを再度インストールする必要はなくなるため、異なるアプリ間の互換性の問題は自然と解消されます。

DockerはOS環境差異を解決します#

OS環境の差異問題を解決するには、まずOSの構造を理解する必要があります。Ubuntu を例にとると、構造は以下のとおりです：

• コンピュータハードウェア：例えば CPU、メモリ、ディスクなど
• システムカーネル：すべての Linux ディストリビューションのカーネルは Linux であり、CentOS、Ubuntu、Fedora など。カーネルはハードウェアとやり取りし、外部にカーネル命令を提供してハードウェアを操作します
• システムアプリケーション：OS 自体が提供するアプリケーション、ライブラリ。これらのライブラリはカーネル命令のラッパーで、より使いやすくなっています

コンピュータとの対話の流れは次のとおりです：

1）アプリがOSアプリケーション（ライブラリ）を呼び出してさまざまな機能を実現する

2）システムライブラリはカーネル命令セットのラッパーで、カーネル命令を呼び出す

3）カーネル命令が計算機ハードウェアを操作する

Dockerは異なるOS環境の問題をどう解決するのか？

• Dockerはユーザーのプログラムと、呼び出す必要のあるシステム（例えば Ubuntu）のライブラリを一緒にパッケージ化する
• Dockerを別のOSで実行する場合、パッケージ化されたライブラリを直接基にして、OSのLinuxカーネルを借りて実行する

Dockerはアプリケーションを迅速に提供・実行する技術で、以下の利点を備えています：

• プログラムとその依存関係、実行環境を1つのイメージにパッケージ化でき、任意の Linux OS へ移行可能
• 実行時にはサンドボックス機構により隔離されたコンテナを作成し、各アプリは互いに干渉しません
• 起動・削除は1行のコマンドで完了でき、便利で迅速

イメージとコンテナ#

Dockerにはいくつかの重要な概念があります：

• イメージ（Image）：Dockerはアプリケーションとその依存関係、ライブラリ、環境、設定などのファイルをひとまとめにパッケージ化するイメージと呼びます。
• コンテナ（Container）：イメージの中でアプリケーションが実行されて形成されるプロセスはコンテナです。Dockerはコンテナプロセスを分離し、外部からは見えません。

すべてのアプリケーションは最終的にコードで構成され、ハードディスク上の1つずつのバイトで形成されるファイルです。実行時に初めてメモリへロードされ、プロセスを形成します。

そしてイメージは、アプリケーションのハードディスク上のファイルとその実行環境、部分的なシステムライブラリを一緒にパッケージ化して形成されるファイルパッケージです。このファイルパッケージは読み取り専用です。

コンテナは、これらのファイルに含まれるプログラムや関数をメモリへロードして実行を許可しますが、分離されます。従って1つ의イメージを複数回起動して、複数のコンテナプロセスを形成します。

Docker Hub#

オープンソースのアプリケーションは非常に多く、それらをパッケージ化する作業は繰り返しになります。この繰り返し作業を避けるため、人々は自分でパッケージ化したアプリのイメージ（例：Redis、MySQL のイメージ）をネット上に公開・共有します。GitHub のコード共有のように。

• Docker Hub：Docker Hubは公式の Docker イメージをホストするプラットフォームです。このようなプラットフォームは Docker Registry と呼ばれます。
• 国内にも Docker Hub に類似した公開サービスがあり、例えば 网易云镜像服务、Alibaba Cloud イメージライブラリ などがあります。

私たちは一方で自分のイメージを Docker Hub に共有することができ、他方で Docker Hub からイメージをプルすることもできます。

Dockerアーキテクチャ#

イメージやコンテナを操作するには、Docker をインストールしておく必要があります。

DockerはCSアーキテクチャのプログラムで、2つの部分から成り立っています：

• サーバー（server）：Docker デーモン、Docker の指示を処理し、イメージ・コンテナなどを管理します
• クライアント（client）：コマンドや RestAPI を通じて Docker サーバーへ指示を送ります。ローカルまたはリモートでサービスへ指示を送れます

イメージ名#

まずイメージ名の構成を見てみましょう：

• イメージ名は通常2つの部分で構成されます：[repository]:[tag]
• tag が未指定の場合、デフォルトは latest で、最新バージョンのイメージを表します

イメージコマンド#

一般的なイメージ操作コマンドは図のとおりです

1
docker pull nginx  # イメージを取得
2
docker images    # 取得したイメージを表示
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4
# docker save -o [保存の対象ファイル名] [イメージ名]
5
docker save -o nginx.tar nginx:latest  # イメージを保存
6
docker rmi nginx:latest          # イメージを削除
7
docker load -i nginx.tar        # イメージを読み込む

コンテナ関連コマンド#

• docker run：1つのコンテナを作成して実行、実行状態へ

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docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

• docker run：1つのコンテナを作成して実行
• -name : コンテナに名前を付ける、例えば mn
• -p ：ホストとコンテナのポートをマッピング。コロン左がホスト、右がコンテナ
• -d：バックグラウンドで実行
• nginx：イメージ名、例として nginx
• docker pause：実行中のコンテナを一時停止
• docker unpause：一時停止状態から再開
• docker stop：実行中のコンテナを停止
• docker start：停止したコンテナを再度実行
• docker rm：コンテナを削除
• docker exec: コンテナへ入る

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docker exec -it mn bash

• docker exec：コンテナ内部に入り、コマンドを実行
• -i -t：現在入っているコンテナに標準入力・出力端末を作成し、コンテナと対話可能にする
• mn：入るコンテナの名前
• bash：コンテナ内で実行するコマンド。bashは Linux の端末対話コマンド

コンテナ内部には独立したLinuxファイルシステムが模倣され、まるで別の Linux サーバーのように見えます

docker run コマンドの一般的なパラメータ

• -name：コンテナ名を指定
• -p：ポートマッピングを指定
• -d：コンテナをバックグラウンドで実行

コンテナのログを表示するコマンド：

• docker logs
• -f を追加すると、ログを継続的に表示できます

コンテナの状態を確認する：

• docker ps
• docker ps -a は停止済みを含むすべてのコンテナを表示

データボリュームとは#

• *データボリューム（volume）**は仮想ディレクトリで、ホストマシンのファイルシステム内の特定のディレクトリを指します。

データボリュームのマウントが完了すると、コンテナへのすべての操作はデータボリュームに対応するホスト側のディレクトリに作用します。

このように、ホストの /var/lib/docker/volumes/html ディレクトリを操作すれば、コンテナ内の /usr/share/nginx/html ディレクトリを操作したことになります

データセット操作コマンド#

データボリューム操作の基本的な構文は以下のとおりです：

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docker volume [COMMAND]

docker volume コマンドはデータボリューム操作で、続く command によって次の操作を決定します：

• create：1つのボリュームを作成
• inspect：1つまたは複数のボリュームの情報を表示
• ls：すべてのボリュームを列挙
• prune：未使用のボリュームを削除
• rm：指定した1つまたは複数のボリュームを削除

データボリュームの作成と確認#

要件：データボリュームを作成し、ホストマシン上のディレクトリ位置を確認します

1. データボリュームを作成

1
docker volume create html

1. すべてのデータを表示

1
docker volume ls

1. データボリュームの詳細情報を表示

1
docker volume inspect html

作成された html データボリュームが関連付けるホスト側のディレクトリは /var/lib/docker/volumes/html/_data ディレクトリです。

データボリュームのマウント#

コンテナを作成する際に、-v パラメータを使ってデータボリュームをコンテナ内の特定のディレクトリにマウントできます。コマンドの形式は以下のとおりです：

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docker run \\
2
  --name mn \\
3
  -v html:/root/html \\
4
  -p 8080:80
5
  nginx \\

ここでの -v はデータボリュームをマウントするコマンドです：

• -v html:/root/html：html データボリュームをコンテナ内の /root/html ディレクトリにマウント

コンテナはデータボリュームだけでなく、ホストマシンのディレクトリにも直接マウントできます。関連付けは以下のとおりです：

• データボリュームモード：ホストディレクトリ —> データボリューム ---> コンテナ内ディレクトリ
• 直接マウントモード：ホストディレクトリ —> コンテナ内ディレクトリ

dockerはMySQL 5.7 をインストールする：

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# --privileged=true パラメータで、コンテナに真の root 権限を付与
2
docker run --privileged=true --name mysql5.7 -p 3307:3306 \\
3
-e MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456 -d \\
4
-v /mydata/mysql/data:/var/lib/mysql \\
5
-v /mydata/mysql/conf:/etc/mysql \\
6
-v /mydata/mysql/log:/var/log/mysql \\
7
mysql:5.7

docker run のコマンドの中で -v パラメータを使ってファイルやディレクトリをコンテナにマウントします：

• -v ボリューム名<コンテナ内ディレクトリ>
• -v ホストファイル<コンテナ内のファイル>
• -v ホストディレクトリ<コンテナ内ディレクトリ>

データボリュームのマウントとディレクトリ直接マウントの

• データボリュームマウントは結合度が低く、Docker がディレクトリを管理しますが、ディレクトリが深くて見つけにくいです
• ディレクトリ直接マウントは結合度が高く、ディレクトリを自分で管理する必要がありますが、ディレクトリは探しやすく閲覧しやすいです