Dockerアーキテクチャ概要

Dockerアーキテクチャの構成要素

1. クライアント
• Dockerクライアントは主にコマンドラインインターフェース（CLI）ツールであるdockerであり、ユーザーがコマンドを発行してDockerと対話します。
• サーバーとRESTful APIを介して通信し、操作リクエストを送信します。

2. サーバー（デーモン）
• DockerサーバーはデーモンとしてOS上で動作し、コンテナイメージの作成、実行、ダウンロードといった主要な作業を担当します。
• デーモンはクライアントと同じシステム上またはリモートで実行できます。

3. Dockerのコア要素
• イメージ：コンテナを作成するための読み取り専用のテンプレートで、ランタイム環境やアプリケーションが含まれています。
• レジストリ：イメージを保存する場所で、パブリック（例：Docker Hub）やプライベートで運用できます。
• コンテナ：ホストOS上でアプリケーションを分離して実行するユーザースペース環境です。

DockerにおけるLinuxカーネルの役割

1. 名前空間（Namespaces）
• 特定のシステムリソース（ネットワークインターフェースやプロセスIDなど）を分離し、他のプロセスから見えないようにします。各コンテナは専用の名前空間で動作し、リソースの隔離が実現されます。

2. コントロールグループ（cgroups）
• 各コンテナが使用できるシステムリソース（CPUやメモリなど）を制限するための仕組みです。これにより、あるコンテナがホストのリソースを過剰に使用することを防ぎます。

3. SELinux
• セキュリティ強化Linux（SELinux）は、ホストシステムとコンテナの相互の保護を提供します。各コンテナのプロセスは、SELinuxの制約により他のコンテナやホストに対するアクセスが制限されます。

Dockerコンテナイメージ

• Dockerのイメージは、複数のレイヤーで構成されています。各レイヤーは変更不可であり、新しいレイヤーが既存のレイヤーの上に追加される仕組みです。

• これにより、コンテナに一貫したファイルシステムを提供し、UnionFSファイルシステムを使用してレイヤーの統合ビューを作成します。

Dockerイメージ作成方法

1. 実行中のコンテナを使用する方法
• 不変（immutable）のイメージを基に新しいコンテナインスタンスを起動し、そのコンテナ内で必要な変更や更新を実施します。これらの変更は、読み書き可能な追加レイヤーとして保存されます。
• この追加レイヤーを既存のイメージに保存することで、新しいイメージを生成できます。
• シンプルで簡単な方法ですが、一時ファイルやログなど不要なファイルが含まれ、イメージサイズが大きくなる可能性があるため、推奨されないアプローチです。

2. Dockerfileを使用する方法
• ベースイメージを基に、一連の「命令（instructions）」を記述したDockerfileから新しいイメージを作成します。
• 各命令はイメージ上に新しいレイヤーを作成し、最終的なコンテナイメージが構築されます。
• この方法は、各レイヤーにどのファイルを追加するかを制御できるため、イメージ作成の推奨アプローチです。

参考資料

• UnionFS Wikiページ: UnionFS - Wikipedia

問題と解説（Dockerアーキテクチャについて）