アプリケーションのデプロイ環境に関する問題#

大規模なプロジェクトはコンポーネントが多く、実行環境も複雑なため、デプロイ時に次のような問題が発生します。

• 依存関係が複雑で、互換性の問題が発生しやすい
• 開発環境、テスト環境、本番環境に違いがある

たとえば、あるプロジェクトをデプロイする際にnode.js、Redis、RabbitMQ、MySQLなどへの依存が必要な場合、それぞれのサービスで必要となるライブラリや依存関係は異なり、競合することさえあります。このため、デプロイが非常に困難になります。

Dockerによる依存関係の互換性問題の解決#

一方、Dockerはこれらの問題を巧みに解決しています。Dockerはどのように実現しているのでしょうか。

Dockerは依存関係の互換性問題を解決するため、次の2つの方法を採用しています。

• アプリケーションのLibs（ライブラリ）、Deps（依存関係）、設定をアプリケーションと一緒にパッケージ化する
• 各アプリケーションを隔離されたコンテナ内で実行し、相互干渉を防ぐ

このようにパッケージ化されたアプリケーションパッケージには、アプリケーション本体だけでなく、必要なLibsやDepsも含まれています。これらをOS上に別途インストールする必要がないため、異なるアプリケーション間の互換性問題も自然に解消されます。

DockerによるOS環境の違いの解決#

異なるOS環境の違いを解決するには、まずOSの構造を理解する必要があります。Ubuntuを例にすると、その構造は次のとおりです。

• コンピューターハードウェア：CPU、メモリ、ディスクなど
• システムカーネル：CentOS、Ubuntu、Fedoraなど、すべてのLinuxディストリビューションのカーネルはLinuxです。カーネルはコンピューター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、コンピューター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やライブラリです。これらのライブラリはカーネル命令をラップしたもので、より簡単に利用できます。

アプリケーションとコンピューターがやり取りする流れは次のとおりです。

1）アプリケーションがOSのアプリケーション（ライブラリ）を呼び出し、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をラップしたものであり、カーネル命令を呼び出す

3）カーネル命令がコンピューターハードウェアを操作する

Dockerは異なるシステム環境の問題をどのように解決するのでしょうか。

• Dockerはユーザープログラムと、呼び出しに必要なシステム（Ubuntuなど）のライブラリをまとめてパッケージ化する
• Dockerを異なるOS上で実行する場合、パッケージ化されたライブラリを直接使用し、OSのLinuxカーネルを利用して動作する

Dockerは、アプリケーションを迅速に配布して実行するための技術であり、次の利点があります。

• プログラム、その依存関係、実行環境をまとめて1つのイメージとしてパッケージ化し、任意のLinux OSに移行できる
• 実行時にサンドボックス機構を利用して隔離されたコンテナを形成し、各アプリケーションが相互に干渉しない
• 起動や削除を1行のコマンドで実行でき、簡単かつ迅速である

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がアプリケーションと、それに必要な依存関係、ライブラリ、環境、設定などのファイルをまとめてパッケージ化したものをイメージと呼びます。
• コンテナ（Container）：イメージ内のアプリケーションを実行して生成されたプロセスがコンテナです。ただし、Dockerはコンテナプロセスを隔離するため、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ており、ハードディスク上ではバイト列からなるファイルです。実行時に初めてメモリへ読み込まれ、プロセスになります。

イメージとは、ハードディスク上にあるアプリケーションのファイル、実行環境、および一部のシステムライブラリをまとめてパッケージ化したファイルです。このファイルパッケージは読み取り専用です。

コンテナとは、これらのファイルに記述されたプログラムや関数をメモリに読み込んで実行し、プロセスとして隔離したものです。そのため、1つのイメージを複数回起動し、複数のコンテナプロセスを作成できます。

DockerHub#

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重複しがちです。この重複作業を避けるため、RedisやMySQLなど、自分でパッケージ化したアプリケーションイメージをネットワーク上に公開して共有します。これはGitHubでコードを共有するのと同じです。

• DockerHub：DockerHubは、Docker公式のイメージホスティングプラットフォームです。このようなプラットフォームをDocker Registryと呼びます。
• 中国国内にもDockerHubに似た公開サービスがあり、たとえばNetEase CloudイメージサービスやAlibaba Cloudイメージリポジトリなどがあります。

自分のイメージをDockerHubで共有できる一方、DockerHubからイメージを取得することもできます。

Dockerアーキテクチャ#

Dockerを使用してイメージやコンテナを操作するには、Dockerをインストールする必要があります。

DockerはC/Sアーキテクチャのプログラムで、次の2つの部分から構成されています。

• サーバー（server）：Dockerデーモン。Docker命令を処理し、イメージやコンテナなどを管理する
• クライアント（client）：コマンドまたはRestAPIを使用してDockerサーバーへ命令を送信する。ローカルまたはリモートからサーバーへ命令を送信できる

イメージ名#

まず、イメージ名の構成を確認します。

• イメージ名は通常、[repository]:[tag]の2つの部分から構成されます。
• tagを指定しない場合、デフォルトはlatestとなり、最新バージョンのイメージを表します。

イメージ関連コマンド#

一般的なイメージ操作コマンドは次の図のとおりです。

1
docker pull nginx  # 拉取镜像
2
docker images    # 查看拉取的镜像
3

4
# docker save -o [保存的目标文件名称] [镜像名称]
5
docker save -o nginx.tar nginx:latest  # 保存镜像
6
docker rmi nginx:latest          # 删除镜像
7
docker load -i nginx.tar        # 加载镜像

コンテナ関連コマンド#

• docker run：コンテナを作成して実行状態にする

  1
  docker run --name containerName -p 80:80 -d nginx

  • docker run：コンテナを作成して実行する
  • -name：mnなど、コンテナに名前を付ける
  • p：ホストマシンのポートとコンテナのポートをマッピングする。コロンの左側がホストマシンのポート、右側がコンテナのポート
  • d：コンテナをバックグラウンドで実行する
  • nginx：nginxなどのイメージ名

• docker pause：実行中のコンテナを一時停止する

• docker unpause：一時停止中のコンテナを再開する

• docker stop：実行中のコンテナを停止する

• docker start：停止中のコンテナを再度実行する

• docker rm：コンテナを削除する

• docker exec：コンテナ内に入る

  1
  docker exec -it mn bash

  • docker exec：コンテナ内部に入り、コマンドを実行する
  • it：現在入っているコンテナに標準入出力端末を作成し、コンテナとの対話を可能にする
  • mn：入る対象となるコンテナの名前
  • bash：コンテナに入った後で実行するコマンド。bashはLinux端末の対話コマンド

  コンテナ内部では独立したLinuxファイルシステムがエミュレートされ、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ーは次のとおりです。

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

コンテナのログを確認するコマンド：

• docker logs
• -fパラメーターを追加すると、継続的にログを確認できる

コンテナの状態を確認するコマンド：

• docker ps
• docker ps -aですべてのコンテナを確認する。停止済みのコンテナも含まれる

データボリュームとは#

• *データボリューム（volume）**は、ホストマシンのファイルシステム内にある特定のディレクトリを参照する仮想ディレクトリです。

データボリュームをマウントすると、コンテナに対するすべての操作が、データボリュームに対応するホストマシンのディレクトリへ反映されます。

つまり、ホストマシンの/var/lib/docker/volumes/htmlディレクトリを操作することは、コンテナ内の/usr/share/nginx/htmlディレクトリを操作することと同じです。

データボリューム操作コマンド#

データボリュームを操作する基本構文は次のとおりです。

1
docker volume [COMMAND]

docker volumeコマンドはデータボリュームを操作するためのコマンドであり、後ろに続くcommandによって実行する操作が決まります。

• create：volumeを作成する
• inspect：1つまたは複数のvolumeの情報を表示する
• ls：すべてのvolumeを一覧表示する
• prune：使用されていないvolumeを削除する
• rm：指定した1つまたは複数のvolumeを削除する

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する

1. データボリュームを作成する

1
docker volume create html

1. すべてのデータボリュームを確認する

1
docker volume ls

1. データボリュームの詳細情報を確認する

1
docker volume inspect html

作成したhtmlデータボリュームに関連付けられたホストマシンのディレクトリは、/var/lib/docker/volumes/html/_data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、-vパラメーターを使用し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。コマンド形式は次のとおりです。

1
docker run \\
2
  --name mn \\
3
  -v html:/root/html \\
4
  -p 8080:80
5
  nginx \\

ここで-vはデータボリュームをマウントするためのコマンドです。

• v html:/root/htm：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する

コンテナに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を直接マウントすることもできます。関連付けは次のとおりです。

• データボリューム方式：ホストマシンのディレクトリ —> データボリューム ---> コンテナ内のディレクトリ
• 直接マウント方式：ホストマシンのディレクトリ ---> コンテナ内のディレクトリ

DockerでMySQL 5.7をインストールする場合：

1
# --privileged=true参数，让容器拥有真正的root权限
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コマンドでは、-vパラメーターを使用してファイルまたはディレクトリをコンテナにマウントします。

• v volume名<コンテナ内ディレクトリ>
• v ホストマシンのファイル<コンテナ内ファイル>
• v ホストマシンのディレクトリ<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の直接マウントの違い：

• データボリュームのマウントは結合度が低く、dockerがディレクトリを管理する。ただし、ディレクトリの階層が深いため見つけにくい
• ディレクトリの直接マウントは結合度が高く、自分でディレクトリを管理する必要がある。ただし、ディレクトリを簡単に見つけて確認できる