Docker研修

仮想環境について
- 仮想環境はなぜ必要か？
- 仮想マシン(VirtualBox/VMware)
- Vagrant
- Docker
- 仮想マシン vs コンテナ
- Docker vs Vagrant
Dockerについて
- Dockerのメリット
- Dockerのデメリット
まとめ1
ハンズオン準備
Dockerの基礎
- コンテナ
- Lesson1: まずはコンテナを動かしてみよう
- Docker Hub
- Challenge1-1: PostgreSQLのDBコンテナを作ってみよう
- Challenge1-2: 初期データを投入してみよう
- イメージ
- Lesson2: イメージを作ってみよう
- Challenge2-1: Goプログラムを実行してみよう
- Lesson3: 作ったイメージをDocker Hubで共有しよう
- ボリューム
- Lesson4: ボリュームなしの場合でコンテナを削除してみよう
- Lesson5: ボリュームを作成してデータを永続化してみよう
- ボリュームマウントとバインドマウント
- ネットワーク
- Lesson6: コンテナ間で通信しよう
- [補足]ネットワークドライバの種類
まとめ2
コンテナオーケストレーションについて
- Docker Compose
- docker-compose.yml
- Lesson7: Docker ComposeでRails開発環境を作ってみよう
- Lesson8: ローカルのDockerfileからRails環境を作ってみよう
- Challenge8-1: ボリュームとネットワークを指定する
- Dockerを開発で使うためのTips
- その他のオーケストレーションツール
まとめ3
[おまけ]パブリッククラウド
お掃除

仮想環境について

仮想環境はなぜ必要か？

ローカル環境を汚さないするため
複数人で同じ環境化で開発するため
本番環境と同じ(または近い)環境で開発するため

仮想マシン (Virtual Machine/VM)

ホストOS/ハイパーバイザー型の仮想化技術。VirtualBox/VMwareなど。

ホストOS上にゲストOSを動かす。(例: ローカルのmacOS上にWindowsやLinuxのVMを立てる)

参考: https://ascii.jp/elem/000/000/414/414625/index-4.html

Vagrant

VirtualBoxなどのVMを設定ファイル(Vagrantfile)に基づいて管理/構築できるツール。

boxというVMイメージからVMを作成する。

Dockerとは

コンテナ型の仮想化技術。

ゲストOSを使わずにDocker Engine上のコンテナでアプリケーションを動かす。

ホストOS/ハイパーバイザー型よりも軽量で、起動が早いのが特徴。

基本「１コンテナ=１関心事」が良い。

https://docs.docker.com/develop/develop-images/dockerfile_best-practices/

仮想マシン vs コンテナ

参考: https://cn.teldevice.co.jp/column/10509/

Docker vs Vagrant

	Docker	Vagrant
役割	仮想環境	仮想マシン(VM)の管理
プラットフォーム	Linux	Windows/macOS/Linux
起動時間	数秒	数分
環境の隔離性	一部	完全
設定ファイル	Dockerfile	Vagrantfile

Dockerについて

Dockerのメリット

非常に軽量
環境構築のコード化
冪等性
ポータビリティ

Dockerのデメリット

ゲストOSのような完全なふるまいはできない (例: ハードウェアエミュレート)
非Linux環境の動作はできない

まとめ1

仮想化技術には仮想マシン(ホストOS/ハイパーバイザー)とコンテナがある
VagrantというツールでVMを管理できる
コンテナ型の一つにDockerがある
ホストOS型とコンテナ型にそれぞれ得意/不得意がある

ハンズオン準備

$ git clone https://github.com/7nohe/docker-lessons.git
$ cd docker-lessons

Dockerの基礎

コンテナ

アプリケーションを動かすための箱(コンテナ)を作成します。

コンテナはイメージを元に作成できる。

よく使うコマンド

docker container run [イメージ名] : コンテナの起動
docker container stop [コンテナ名/ID] : コンテナの停止
docker container rm [コンテナ名/ID] : コンテナ削除
docker container ls : コンテナ一覧
docker container exec [コンテナ名/ID] [コマンド] : コンテナ上でコマンドの実行

リファレンス

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/container/

Lesson1: まずはコンテナを動かしてみよう

nginxイメージを使って、静的ファイル配信用サーバーを立ててみます。

$ cd lesson1

$ docker container run --name my-nginx -v $(pwd):/usr/share/nginx/html:ro -d -p 8000:80 nginx

オプションの解説

--name : コンテナ名
-v : ボリュームマウント(ローカル側: コンテナ側)。roはRead Only
-d : バックグラウンドで実行
-p : ポートフォワーディング: (ローカルポート: コンテナポート)

http://localhost:8000にアクセスしてみましょう。

Docker Hub

Dockerレジストリサーバー。

ruby/postgres/nginxなど公式イメージが使える。

https://hub.docker.com/

Docker HubにあるDocker Registryイメージを使えばプライベートなレジストリサーバーを構築することも可能。

*野良イメージは使わないように注意しましょう。

Challenge1-1: PostgreSQLのDBコンテナを作ってみよう

postgresイメージを使って以下のDBコンテナを作ってみよう

ユーザー名: docker
データベース名: dockerdb

ヒント: runコマンドの際に環境変数(-eオプション)を指定してあげる

参考: https://hub.docker.com/_/postgres

確認方法:

$ docker container exec -it my-postgres psql -U docker -d dockerdb 
dockerdb=# \du
dockerdb=# \l

Challenge1-2: 初期データを投入してみよう

コンテナ起動時にDBに初期データを投入してみましょう。

POSTテーブルをCREATE(id, title, bodyカラム)
適当な１レコードをINSERT

-- create-db.sql
CREATE TABLE POST (
  ID INT PRIMARY KEY NOT NULL,
  TITLE CHAR(50) NOT NULL,
  BODY TEXT NOT NULL
);

INSERT INTO POST (
  ID, TITLE, BODY
)
VALUES (
  1, 'Dockerの学習', 'コンテナを使って効率の良い開発を行えるよう学習しました。'
);

ヒント: postgresコンテナの /docker-entrypoint-initdb.d 以下に.sql.gz 、.sql 、.sh ファイルを置くと起動時に実行されます。

参考: https://hub.docker.com/_/postgres

確認方法:

$ docker container exec -it my-postgres psql -U docker -d dockerdb 
dockerdb=# SELECT * FROM POST;

イメージ

コンテナを作るための元となるもの。

Dockerfileを定義することで、自分でカスタマイズしたイメージが作成できる。

よく使うコマンド

docker image build -t [イメージ名(:タグ名)] [Dockerfileのパス] : イメージのビルド
docker image rm [イメージ名] : イメージの削除
docker image ls : イメージの一覧表示
docker image tag [ソースイメージ名(:タグ名)] [ターゲットイメージ名(:タグ名)] : イメージのタグ付け
docker image push [イメージ名] : レジストリへプッシュ

リファレンス

https://docs.docker.com/engine/reference/commandline/image/

Lesson2: イメージを作ってみよう

Rubyイメージを元にコンテナ起動時にスクリプトが実行されるイメージを作成してみましょう。

まずはRuby動作確認用スクリプトを用意します。

# hello.rb
p 'Hello World'

次にイメージを作成するためのDockerfileを定義します。

# Dockerfile
FROM ruby:2.5

WORKDIR /usr/src/app

COPY hello.rb .

CMD ["ruby", "hello.rb"]

ビルド、イメージの確認、実行してみましょう。

$ docker image build -t hello_ruby:latest . 
$ docker image ls
$ docker container run hello_ruby:latest
"Hello World!"

Challenge2-1: Goプログラムを実行してみよう

hello.goを動かすDockerコンテナを起動してみましょう

確認方法:

$ docker container run [イメージ名]

Lesson3: 作ったイメージをDocker Hubで共有しよう

Docker Hubアカウントからサインアップする。

ターミナルでコマンドを打ってログインする

$ docker login

Docker Hubの[Create Repository] からレポジトリを作成する
ローカルのイメージをタグ付けする

$ docker image tag hello_ruby:latest [ユーザー名]/hello_ruby:[タグ名]

タグ付けしたイメージをプッシュする

$ docker image push [ユーザー名]/hello_ruby:[タグ名]

→プッシュ後は、 docker image pull [ユーザー名]/hello_ruby:[タグ名] でイメージをローカルに取得することができます。

[おまけ]

Docker Hubに公開されているイメージを探すコマンド

$ docker search [探したいイメージ名]

ボリューム

ボリュームは永続化したいデータをDockerで管理できるもの。

用途としては、

バックアップ
コンテナ間でのファイル共有

など。

よく使うコマンド

docker volume create [ボリューム名] : ボリュームの作成
docekr volume ls : ボリュームの一覧表示
docker volume rm [ボリューム名] : ボリュームの削除

Lesson4: ボリュームなしの場合でコンテナを削除してみよう

Challenge1-2で作成したコンテナ(ボリュームなし)を削除して、再度初期データを投入せずに作成してみましょう。

$ docker container rm my-postgres -f
$ docker container run --name my-postgres -e POSTGRES_USER=docker -e POSTGRES_DB=dockerdb -d postgres
$ docker container exec -it my-postgres psql -U docker -d dockerdb 
dockerdb=# SELECT * FROM POST; # 失敗する

コンテナにはデータが残っていないはずです。

Lesson5: ボリュームを作成してデータを永続化してみよう

それではボリュームをつくってデータベース情報を永続化してみます。

$ docker volume create postgres-data
$ docker volume ls
$ cd challenge1-2
$ docker container run --name my-postgres \ 
	-v $(pwd)/:/docker-entrypoint-initdb.d \
	-v postgres-data:/var/lib/postgresql/data \
	-e POSTGRES_USER=docker -e POSTGRES_DB=dockerdb -d postgres

これで、ボリュームをマウントしたコンテナが起動しました。

試しにコンテナを削除して、(初期データなしで)再作成してみましょう。

$ docker container rm my-postgres -f
$ docker container run --name my-postgres \ 
	-v postgres-data:/var/lib/postgresql/data \
	-e POSTGRES_USER=docker -e POSTGRES_DB=dockerdb -d postgres
$ docker container exec -it my-postgres psql -U docker -d dockerdb 
dockerdb=# SELECT * FROM POST; # 成功！

これでデータの永続化することができました。

ボリュームマウントとバインドマウント

ボリュームマウント

$ docker container run -v postgres-data:/var/lib/postgresql/data postgres
# または
$ docker container run --mount type=volume,src=postgres-data,dst=/var/lib/postgresql/data postgres

バインドマウント

$ docker container run -v $(pwd)/tmp/db:/var/lib/postgresql/data postgres
# または
$ docker container run --mount type=bind,src="$(pwd)/tmp/db",dst=/var/lib/postgresql/data postgres

参考: https://docs.docker.com/storage/volumes/#choose-the--v-or---mount-flag

ネットワーク

コンテナ間で通信を行うためのもの。

例として、

アプリケーションコンテナ(Rails) + DBコンテナ(Postgres)

の構成だった場合、RailsからPostgresへ接続して読み書きしなければなりません。

そこでコンテナ間で通信できるネットワークを用意してあげる必要があります。

よく使うコマンド

docker network create [ネットワーク名] : ネットワーク作成
docker network connect [ネットワーク名] [コンテナ名] : コンテナをネットワークへ接続

Lesson6: コンテナ間で通信しよう

まずはネットワークを作ります。

$ docker network create busybox-network
$ docker network ls

次に作成したネットワークに接続するコンテナ二つ用意します。

$ docker run --name busybox1 --network busybox-network -it --rm busybox
# 別タブで実行
$ docker run --name busybox2 --network busybox-network -it --rm busybox

# (busybox1)
$ ping busybox2

# (busybox2)
$ ping busybox1

通信が成功するはずです。

ネットワーク確認

$ docker network inspect busybox-network

[補足]ネットワークドライバの種類

Dockerのネットワークドライバは複数あります。

bridge : デフォルトドライバ。今回使用したものです。スタンドアローンでDockerを使う場合はこれ。
host : Docker Swarmでのみ使える。
overlay : 複数のDockerホストでの通信で使います。Swarmなどで使う。
macvlan : MACアドレスをアサインして、物理デバイスに接続できるようにする。
none : 全てのネットワークを無効化する。

まとめ２

コンテナはイメージを元に作られる
イメージはDockerfileからビルドして作られる
ボリュームを使ってデータを永続化できる
ネットワークを使ってコンテナ間で通信できる

コンテナオーケストレーションについて

実際のWebアプリケーションでは、

複数コンテナ(Rails + Postgres + Redis + nginxなど)で運用する場合がほとんどです。

そういった複数コンテナの管理に役立つのがコンテナオーケストレーションツールです。

Docker Compose

コンテナオーケストレーションツールの一つで、単一Dockerホストでの複数コンテナを扱う際に便利です。

よく使うコマンド

docker-compose up -d : docker-composeで定義されたコンテナの作成/バックグラウンド実行
docker-compose ps : docker-composeで定義されたコンテナの一覧表示

docker-compose.yml

Docker Composeで扱うためのコンテナ定義ファイル。

使うイメージ、ポート、ボリュームマウント、ネットワークなどの設定ができる。

version: '3'
services:
  web:
    build: .
    ports:
    - "5000:5000"
    volumes:
    - .:/code
    - logvolume01:/var/log
    links:
    - redis
  redis:
    image: redis
volumes:
  logvolume01: {}

build : コンテナ作成のためのDockerfileのパス
ports : ポートフォワーディング
volumes : ボリュームマウント、バインドマウント
image : コンテナ作成のためのイメージ名

Lesson7: Docker ComposeでRails開発環境を作ってみよう

$ git clone https://github.com/7nohe/rails-docker-example.git
$ cd rails-docker-example
$ cp .env.example .env
$ docker-compose up -d
$ docker-compose exec web rails db:create

http://localhost:3000/ へアクセス。

Lesson8: ローカルのDockerfileからRails環境を作ってみよう

rails-docker-example/ 以下に/lesson8のDockerfileを配置。
docker-compose.ymlを編集

version: "3"
services:
  db:
    image: postgres
    volumes:
      - ./tmp/db:/var/lib/postgresql/data
    container_name: ${DB_CONTAINER_NAME}
    restart: always
    environment:
      - POSTGRES_USER=${DB_USER}
      - POSTGRES_PASSWORD=${DB_PASSWORD}
  web:
    # image: 7nohe/rails # <- ここを削除
    build: . # <- ここを追加
    command: bash -c "rm -f tmp/pids/server.pid && bundle exec rails s -p 3000 -b '0.0.0.0'"
    container_name: ${WEB_CONTAINER_NAME}
    volumes:
      - .:/rails_app
    ports:
      - ${WEB_APP_PORT}:3000
    depends_on:
      - db

再起動する

$ docker-compose up -d

Challenge8-1: ボリュームとネットワークを指定する

docker-compose.ymlを編集して、ボリュームとネットワークを指定してみましょう。

dbコンテナはpostgresデータをバインドマウントからボリュームマウントへ変更する(ドライバーはlocal)
ネットワークはデフォルトのものから自分でつけた名前(rails-network とか)にしてそれぞれのコンテナに接続する (ドライバーはbridge)

ヒント: docker-compose.ymlで volumes と nentworks を定義する。

参考:

https://docs.docker.com/compose/compose-file/#volumes

https://docs.docker.com/compose/compose-file/#networks

確認方法:

$ docker container inspect rails-db
$ docker network inspect rails-docker-example_[自分でつけたネットワーク名]

Dockerを開発で使うためのTips

Rails開発環境をDocker Composeで使っていく場合は、Dockerレジストリで管理するのではなく、Dockerfileを作成してGitで管理していくのが良いと思います。
Docker Hubにある野良イメージは安易にしようしないようにして、出来るだけ公式のものを使うようにしましょう。

そのほかのオーケストレーションツール

Docker Swarm: 複数のDockerホストのコンテナを管理できるツール
Kubernetes (k8s): Docker Swarmをより高機能にしたもの

参考: https://go-mount.hatenablog.com/entry/2018/09/27/220404

まとめ3

複数のコンテナ管理はDocker Composeで簡単にできる
大規模アプリはSwarmやk8sを使う

[おまけ]パブリッククラウド

AWS: ECS/ECR/CodeBuild/Fargate/EKS
GCP: Container Builder/Contaner Registry/GKE/GCE(Container Optimized OS)
Azure: AKS/ACR/ACI

お掃除

使うときは気をつけましょう。

$ docker system prune
$ docker image prune
$ docker volume prune
$ docker container prune

Docker研修

ToC

仮想環境について

仮想環境はなぜ必要か？

仮想マシン (Virtual Machine/VM)

Vagrant

Dockerとは

仮想マシン vs コンテナ

Docker vs Vagrant

Dockerについて

Dockerのメリット

Dockerのデメリット

まとめ1

ハンズオン準備

Dockerの基礎

コンテナ

Lesson1: まずはコンテナを動かしてみよう

Docker Hub

Challenge1-1: PostgreSQLのDBコンテナを作ってみよう

Challenge1-2: 初期データを投入してみよう

イメージ

Lesson2: イメージを作ってみよう

Challenge2-1: Goプログラムを実行してみよう

Lesson3: 作ったイメージをDocker Hubで共有しよう

ボリューム

Lesson4: ボリュームなしの場合でコンテナを削除してみよう

Lesson5: ボリュームを作成してデータを永続化してみよう

ボリュームマウントとバインドマウント

ネットワーク

Lesson6: コンテナ間で通信しよう

[補足]ネットワークドライバの種類

まとめ２

コンテナオーケストレーションについて

Docker Compose

docker-compose.yml

Lesson7: Docker ComposeでRails開発環境を作ってみよう

Lesson8: ローカルのDockerfileからRails環境を作ってみよう

Challenge8-1: ボリュームとネットワークを指定する

Dockerを開発で使うためのTips

そのほかのオーケストレーションツール

まとめ3

[おまけ]パブリッククラウド

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