Downloaded 44 times
![イメージとコンテナの関係
・Dockerイメージを構成するのは、イメージレイヤ（層）の積み重ね [ copy-on-write(union)ファイル
システムを採用]
・Dockerは複数のイメージレイヤを積み重ねて１つのファイルシステムとして見えるようにする
・Dockerコンテナ起動時にDockerエンジンは書き込み可能なコンテナ用の新しいイメージレイヤを追加
・Dockerfileを使ってDockerイメージをビルドする場合は、Dockerfileの１行が１レイヤでビルドされ
る
書き込み可能
(Read/Write)
読み取り専用
(Read-Only)
イメージレイヤ
イメージレイヤ
イメージレイヤ
コンテナ用の
新しいイメージレイヤ
FROM centos:latest
RUN yum install –y nginx
CMD echo “Hello World”
Dockerコンテナ起動時のファ
イルシステム
Dockerイメージ
Dockerfile
FROM centos:latest
RUN yum install –y nginx
CMD echo “Hello World”](https://image.slidesharecdn.com/docker-k8s-bmxug-190829075939/85/Docker-Kubernetes-14-320.jpg)
![初めてのDocker イメージ作成 (1)
# docker build -t nginx-image .
# git clone https://github.com/daihiraoka/docker-nginx.git
# cd docker-nginx
# ls
Dockerfile index.html
# docker build -t nginx-image .
Docker EngineDockerクライアント Docker Hub
① build ② pull CentOS
イメージ
CentOS
イメージ
③Dockerfileに基づいて
Dockerイメージ [ nginx-image ]
を作成
もしローカルにイメージが
なければ、ダウンロード
初回はイメージの容量に
よってはダウンロードに時
間がかかる
Dockerイメージを作成
するコマンド
作成するイメージ名:タグ名を記述
作成するイメージ名:タグを指定するオプション
Dockerfile
FROM centos:7
RUN yum install -y epel-release && yum install -y nginx && yum clean all -y
ADD index.html /usr/share/nginx/html/index.html
CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]
index.html
Hello World
index.html
nginx-image:latest
Dockerfile
FROM CentOSイメージ
RUN nginxのインストール
CMD nginxの起動
ADD index.htmlの追加
Dockerfileのある
ディレクトリを指定
7
環境構築の一連の作業
は全てDockerfileに
コード化](https://image.slidesharecdn.com/docker-k8s-bmxug-190829075939/85/Docker-Kubernetes-15-320.jpg)
![# git clone https://github.com/daihiraoka/docker-nginx.git <- githubからイメージ作成に必要なファイルを取得
# cd docker-nginx
# ls
Dockerfile index.html <- Dockerfileは Dockerイメージ作成に利用するファイル、index.htmlはnginxのDocumentRootに配置
# docker build -t nginx-image . <- Dockerビルドを実行、Dockerfileを読み込みイメージ作成
Sending build context to Docker daemon 3.072kB
Step 1/4 : FROM centos:7 <- centos:7イメージをFROMで指定
7: Pulling from library/centos <- ローカルにcentos:7のイメージがないのでDockerHubより取得
Digest: sha256:307835c385f656ec2e2fec602cf093224173c51119bbebd602c53c3653a3d6eb
Status: Downloaded newer image for centos:7
---> 67fa590cfc1c
Step 2/4 : RUN yum install -y epel-release && yum install -y nginx && yum clean all –y <- Nginxパッケージのインストール --->
Running in 914f5b889acc
Removing intermediate container 914f5b889acc
---> ae8c2e10e527
Step 3/4 : ADD index.html /usr/share/nginx/html/index.html <- index.htmlの追加
---> b993c7807881
Step 4/4 : CMD [“nginx”, “-g”, “daemon off;”] <- nginxの起動
---> Running in 577e488a9cc3
Removing intermediate container 577e488a9cc3
---> dccac80ac10e
Successfully built dccac80ac10e <- image id として dccac80ac10eがアサインされた
Successfully tagged nginx-image:latest <- nginx-image:latest (イメージ名 : タグ ) としてタグ付けされた
# docker images <- docker imageコマンドでDockerイメージの一覧出力
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE
nginx-image latest dccac80ac10e 38 minutes ago 281MB <-今回ビルドで生成されたDockerイメージ
centos 7 67fa590cfc1c 15 hours ago 202MB <- DockerfileのFROMで指定したイメージ
初めてのDocker イメージ作成 (2)](https://image.slidesharecdn.com/docker-k8s-bmxug-190829075939/85/Docker-Kubernetes-16-320.jpg)
Uploaded byDaisuke Hiraoka
Docker & Kubernetes基礎
2019/8/29 IBM Cloudユーザーグループ bmxug.tokyo #11 での登壇資料 「 Docker/Kubernetes 基礎編 」
![[CEDEC 2021] 運用中タイトルでも怖くない！ 『メルクストーリア』におけるハイパフォーマンス・ローコストなリアルタイム通信技術の導入事例](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/cedec2021-210825103749-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Docker & Kubernetes基礎
- 1.
- 2. Daisuke Hiraoka(平岡 大祐) •IBM Champion for Cloud 2019 • 2013年からオンプレミスシステムからIBM Cloudへの移行を支援 • 2016年からIBM CloudでOpenShift/Kubernetes/Dockerの運用を開始 • 書籍「コンテナ・ベース・オーケストレーション Docker/Kubernetes で作るクラウド時代のシステム基盤」第9章 OpenShift Developerにて OpenShiftでDevOpsをやるためのチュートリアルを執筆 • Red Hat Certified Specialist in OpenShift Administration(EX280) Twitter: @HiraokaDaisuke Linkedin: @Daisuke Hiraoka
- 3. • デモ環境について • コンテナとは •Dockerとは • Dockerデモ • Kubernetesとは • Kubernetesデモ
- 4. デモ環境 • CentOS7にIBM CloudCLIツールをインストール DockerはIBM Cloud CLIツールをで導入されるものを使用 ※インストール後、dockerの起動を実施 # systemctl start docker • Kubernetesは IBM Cloud Kubernetes Serviceの無料クラスタを使用 • デモ環境は「IBM Cloud Kubernetes Service ワークショップ」セット アップガイドで作成できます。 https://ibm-cloud-labs.github.io/iks-handson-setup/
- 5. コンテナとは？ • コンテナは、ランタイム環境全体（バイナリ、ファイル、依存 関係など）でアプリケーションをパケージ化、分離できる技術 です。 • ホストから見ると、プロセスが立ち上がるだけなので起動が早 い。 •コンテナ化されたアプリケーションを環境間で簡単に移動しな がら完全な機能を維持できる。 • DockerHubやベンダーが提供するコンテナイメージを利用する ことができる
- 6.
- 7. /, /boot ,/dev, /etc/home, … /, /boot ,/dev, /etc /home, … • コンテナはホストOSのLinuxカーネル技術を使ってLinuxで動くプロセスをコンテナのように隔離し た状態で分離する技術 - 仮想マシンと違い、プロセスレベルで管理 - 全てのプロセスは、ホストOSのKernelでで実行される • 名前空間(namespace)の機能を使ってコンテナ毎の隔離、分離を実現 →コンテナ化 • cgroups(コントロールグループ）の機能を使ってコンテナが利用する 物理マシンのリソース(CPU、メモリなど）の割り当てを管理 • 名前空間(namespace)毎に下記のリソースを持つ • PID - プロセスID • USER - ユーザーおよびグループID • NS - マウントポイント • NET - IPアドレス、ポート番号、ルーティングなどのネットワーク • IPC – メッセージキューなどのプロセス間通信に関して • cgroups • コンテナ毎に分離したファイルシステムを持つ コンテナとは(もう少し深掘りすると…） コンテナ ハードウェア OS/Kernel コンテナエンジン コンテナ コンテナ毎に分離された名前空間 コンテナ毎に分離されたファイルシステム PID,USER,NS,NET ,IPC,cgroups PID,USER,NS,NET ,IPC,cgroups
- 8. Dockerとは • Docker はアプリケーションを開発（developing）・移動 （shipping）・実行（running）するための、プラットフォーム です。 •Dockerはイメージの管理、Dockerイメージを使ったコンテナ の作成から実行までライフサイクルを管理 Build (イメージの作成） Ship (イメージの共有） Run (イメージの実行） Docker Hub リポジトリ ソース コード Docker イメージ 開発環境 本番環境
- 9. 初めてのコンテナの実行(1) # docker runubuntu echo Hello World # docker run ubuntu echo Hello World Docker EngineDockerクライアント Docker Hub ① run ② pull Ubuntu イメージ Ubuntu イメージ Ubuntu イメージ ルートファイ ルシステム ③ ubuntuイメージ(read-only)に read/write可能なルートファイルシステム を追加してコンテナ化 ④コンテナ起動、echo Hello Worldを実行 その結果を出力する もしローカルにイメージが なければ、ダウンロード 初回はイメージの容量に よってはダウンロードに時 間がかかる ⑤echo Hello Worldコマンド終了とともに コンテナ停止 コンテナを実行 するコマンド 実行するイ メージ名 コンテナ内で実行する コマンド Dockerコンテナが実行されるの は、指定したコマンドを処理し ていた間のみ(プロセス） latest イメージ名にタグの指定がなければ latestのイメージを取得 例) ubuntu:タグ名 -> ubuntu:v1 タグで履歴管理 read-only read/write
- 10. 初めてのコンテナの実行(2) # docker runubuntu echo Hello World <- ubuntuのコンテナを起動してechoコマンドを実行 Unable to find image ‘ubuntu:latest’ locally <- ローカルにubuntuのイメージがない latest: Pulling from library/ubuntu<- DockerHubのからlibrary/ubuntuのlatestイメージを取得 35c102085707: Pull complete 251f5509d51d: Pull complete 8e829fe70a46: Pull complete 6001e1789921: Pull complete Digest: sha256:d1d454df0f579c6be4d8161d227462d69e163a8ff9d20a847533989cf0c94d90 Status: Downloaded newer image for ubuntu:latest <- ローカルにubuntuのイメージ取得終了 Hello World <- echo Hello Worldの実行結果が出力 # <- Hello Worldの出力後、コンテナ終了し、Dockerホストのシェルに戻る
- 11. コンテナ内部の端末操作(1) # docker run–it ubuntu bash コンテナのプロセスに対して tty を割り当てる コンテナ内で実行するコマンド 実行するイ メージ名 # docker run –it ubuntu bash Docker EngineDockerクライアント Docker Hub ① run Ubuntu イメージ ルートファイ ルシステム ②ubuntuイメージにルートファイル システムを追加してコンテナ化 ③コンテナ起動、bashを実行 コンテナのプロセスに対してttyを割り 当ててbashプロンプトを出力 ローカルにUbuntuのイメー ジがあるので、DockerHub にpullしない ④bashもプロセスなので、こ のコンテナはbashを終了する までDockerコンテナが実行さ れる Dockerホスト Ubuntu イメージ bash /dev/pts/0 コンテナを実行するコマンド Dockerコンテナ /dev/console bash 引用: https://teratail.com/questions/19477 コンテナのプロセスに 対してのtty割当て ホストとコンテナのttyの関係 read-only read/write
- 12. コンテナ内部の端末操作(2) # docker run-it ubuntu bash <- 今回は実行するコマンドがecho から bash に変わった root@fb21c0b378de:/# pwd <- コンテナのシェルが出力される / <- 初期はルートディレクトリ root@fb21c0b378de:/# ls <-ルートディレクトリの内容が出力される bin boot dev etc home lib lib64 media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var root@fb21c0b378de:/# ps –ef <- プロセスの一覧を出力 UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 1 0 0 11:12 pts/0 00:00:00 bash <- rootユーザで実行される PID1で実行 root 10 1 0 11:12 pts/0 00:00:00 ps –ef ※コンテナは自分の所有するプロセスのみ表示される。 root@fb21c0b378de:/# exit <-exitでコンテナのbashを抜けるまで、 コンテナは実行される。 exit # <- Dockerホストのシェルに戻る ルートファイルシステムは分離 (chroot)されているので rm –rf /etc/passwdなどしても、ホストOS には影響しない
- 13.
- 14. イメージとコンテナの関係 ・Dockerイメージを構成するのは、イメージレイヤ（層）の積み重ね [ copy-on-write(union)ファイル システムを採用] ・Dockerは複数のイメージレイヤを積み重ねて１つのファイルシステムとして見えるようにする ・Dockerコンテナ起動時にDockerエンジンは書き込み可能なコンテナ用の新しいイメージレイヤを追加 ・Dockerfileを使ってDockerイメージをビルドする場合は、Dockerfileの１行が１レイヤでビルドされ る 書き込み可能 (Read/Write) 読み取り専用 (Read-Only) イメージレイヤ イメージレイヤ イメージレイヤ コンテナ用の 新しいイメージレイヤ FROMcentos:latest RUN yum install –y nginx CMD echo “Hello World” Dockerコンテナ起動時のファ イルシステム Dockerイメージ Dockerfile FROM centos:latest RUN yum install –y nginx CMD echo “Hello World”
- 15. 初めてのDocker イメージ作成 (1) #docker build -t nginx-image . # git clone https://github.com/daihiraoka/docker-nginx.git # cd docker-nginx # ls Dockerfile index.html # docker build -t nginx-image . Docker EngineDockerクライアント Docker Hub ① build ② pull CentOS イメージ CentOS イメージ ③Dockerfileに基づいて Dockerイメージ [ nginx-image ] を作成 もしローカルにイメージが なければ、ダウンロード 初回はイメージの容量に よってはダウンロードに時 間がかかる Dockerイメージを作成 するコマンド 作成するイメージ名:タグ名を記述 作成するイメージ名:タグを指定するオプション Dockerfile FROM centos:7 RUN yum install -y epel-release && yum install -y nginx && yum clean all -y ADD index.html /usr/share/nginx/html/index.html CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"] index.html Hello World index.html nginx-image:latest Dockerfile FROM CentOSイメージ RUN nginxのインストール CMD nginxの起動 ADD index.htmlの追加 Dockerfileのある ディレクトリを指定 7 環境構築の一連の作業 は全てDockerfileに コード化
- 16. # git clonehttps://github.com/daihiraoka/docker-nginx.git <- githubからイメージ作成に必要なファイルを取得 # cd docker-nginx # ls Dockerfile index.html <- Dockerfileは Dockerイメージ作成に利用するファイル、index.htmlはnginxのDocumentRootに配置 # docker build -t nginx-image . <- Dockerビルドを実行、Dockerfileを読み込みイメージ作成 Sending build context to Docker daemon 3.072kB Step 1/4 : FROM centos:7 <- centos:7イメージをFROMで指定 7: Pulling from library/centos <- ローカルにcentos:7のイメージがないのでDockerHubより取得 Digest: sha256:307835c385f656ec2e2fec602cf093224173c51119bbebd602c53c3653a3d6eb Status: Downloaded newer image for centos:7 ---> 67fa590cfc1c Step 2/4 : RUN yum install -y epel-release && yum install -y nginx && yum clean all –y <- Nginxパッケージのインストール ---> Running in 914f5b889acc Removing intermediate container 914f5b889acc ---> ae8c2e10e527 Step 3/4 : ADD index.html /usr/share/nginx/html/index.html <- index.htmlの追加 ---> b993c7807881 Step 4/4 : CMD [“nginx”, “-g”, “daemon off;”] <- nginxの起動 ---> Running in 577e488a9cc3 Removing intermediate container 577e488a9cc3 ---> dccac80ac10e Successfully built dccac80ac10e <- image id として dccac80ac10eがアサインされた Successfully tagged nginx-image:latest <- nginx-image:latest (イメージ名 : タグ ) としてタグ付けされた # docker images <- docker imageコマンドでDockerイメージの一覧出力 REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED SIZE nginx-image latest dccac80ac10e 38 minutes ago 281MB <-今回ビルドで生成されたDockerイメージ centos 7 67fa590cfc1c 15 hours ago 202MB <- DockerfileのFROMで指定したイメージ 初めてのDocker イメージ作成 (2)
- 17. nginx-imageコンテナの実行(1) # docker run-d -p 8080:80 nginx-image # docker run -d -p 8080:80 nginx-image Docker EngineDockerクライアント ① run nginx-image イメージ ルートファイ ルシステム ② nginx-imageイメージ(read-only)に read/write可能なルートファイルシステム を追加してコンテナを起動 コンテナを実行 するコマンド バックグラウンド 実行コマンド コンテナのポートを指定するオプション 80(コンテナー内のポート):8080(外部公開ポート) 今回は、コンテナ起動後にブラウ ザで http://localhost:8080 にアク セスし、Nginxの起動を確認する read-only read/write nginx-image イメージ # curl http://<<DockerEngineのIP>>:8080/ 実行するイメージ名 ③コンテナ内のポートを80 外部公開用にポート8080を起動して httpのアクセスを受け付ける
- 18. nginx-imageコンテナの実行(2) # docker run-d -p 8080:80 nginx-image:latest <- docker runでコンテナ実行 86c214c975ed94f7986b12639b9f87542ca759ef6f44a12e6ce8f0f756e690a4 # curl http://localhost:8080/index.html <- Dockerホストの8080番ポートにhttpアクセス Hello World! # docker ps <- 現在起動中のコンテナ一覧を出力 CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES 86c214c975ed nginx-image:latest "nginx -g 'daemon of…" 18 seconds ago Up 17 seconds 0.0.0.0:8080->80/tcp nice_bell # docker stop 86c214c975ed <- 「 doker stop コンテナID 」でコンテナの終了 86c214c975ed # docker ps <- 現在起動中のコンテナ一覧を出力 CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
- 19.
- 20. コンテナ/Docker まとめ コンテナとは • ホストOSのLinuxカーネル技術を使ってLinuxで動くプロセスをコンテナのように隔離した状態で分離することができる •ランタイム環境全体（バイナリ、ファイル、依存関係など）でアプリケーションをパケージ化できる。 • ホストから見ると、プロセスが立ち上がるだけなので起動が早い。 Dockerとは • Dockerはイメージの管理、Dockerイメージを使ったコンテナの作成から実行までライフサイクルを管理するプラット フォーム • 様々な環境への同じ内容をデプロイすることができる • コンテナはプロセスが起動すれば、起動終了なので軽量でスピーディーに開発ができる • 作成したDockerイメージは共有できる（Docker Hub) しかし １つのホストに１つのコンテナを起動をするのは簡単 「 複数コンテナを一括で起動 」、「複数のDockerEngineクラスタを使ってコンテナのスケール」は Dockerだけでは できない このような条件を解決するためにはオーケストレーションツールが必要です。
- 21. Kubernetesとは • コンテナオーケストレーションツールの１つ • クラスタ上でコンテナ化されたアプリケーションを実行および管理 -Dockerでは大変なコンテナが大量になった時の管理をカバー - 複数のDockerホストの管理 - 死活監視 - スケジューリング - 障害時のリカバリー
- 22. Kubernetesでできること（抜粋） コンテナの実行 スケールアウト/ダウン負荷分散 ローリングアップデート api:v1の コンテナを 3個起動 api:v1コンテナの 前に内部ロードバ ランサーを設置 v1v2 プログラム更新など コンテナを新しいイメージ api:v2に置き換え アップデート中もリクエストを処理 し続ける。コンテナを1つずつ更新。 v1 v2 季節やイベントによる 処理状況に対してのコンテナの スケールアウト/スケールダウン ノード(マシン)のスケールアウ ト/スケールダウン nginx:v1の コンテナを 10個起動 nginx:v1コンテナ の前に外部公開用 のロードバラン サーを設置 • コンテナ（Pod)の負荷によって自動的にコンテナ（Pod）の数を増減(auto scaling) • ブルー/グリーン デプロイメント、カナリアリリース • １回だけのバッチジョブ( Job) • クラスターがオーバコミットした場合（メモリやディスク不足など）に優先度の低いコンテナ(Pod)を停止(Pod QOS) • どのリソースを誰が何を実行できるかアクセス制御(RBAC)
- 23. Kubernetesコアコンセプト（抜粋） • ユーザは命令型(imperative)および宣言型(declarative)のコマンドラインインターフェイスを介 してKubernetesクラスターを管理 - 命令型とは目的を達成するのに１つ１つ手順を実行しなければならない -宣言型とは望ましい状態をシステムに伝えてあげると、あとは勝手にシステムがやってくれる。 - 命令型 -> kubectl run のようにコマンドで実行して伝える - 宣言型 -> jsonやyamlで「望ましい状態を実現するために必要なこと」を記述して伝える • 望ましい状態（Desired state) はKubernetesのコアコンセプトの一つで、命令型(imperative)お よび宣言型(declarative)のAPIを使用してコンテナーを実行するオブジェクト（Pod、 ReplicatSet、Deploymentなど）の状態を記述 • 常に「望ましい状態（Desired state)」と「現在の状態」(Current state)を突合していて、変更を検 出した場合は、「望ましい状態（Desired state)」に増減してくれます。 例)コンテナやノードがダウンした時に自動的に戻る（オートヒーリング機能）
- 24. Kubernetesリソース • Pod - コンテナを実行 -Podの中には１つ以上のコンテナが含まれる。 - Pod単位でスケールアウトする - Pod単位でIPアドレスが割り当て • ReplicaSet - Podの実行数を管理 -（指示された場合）必要なPodの数を増減で きます。 • Deployment - アプリケーションデプロイするための定 義体、ReplicaSetを管理し、アプリケー ションを更新する方法(Strategy)を指示。 ローリングアップデート(rollingUpdate)、 再作成(recreate)が選択できる • Service -Podにアクセスするための受け口を作るリ ソース Podは常に増減していて、その度に IPアドレス変わるので、ServiceはPodを抽 象化して、Podと通信する方法を提供 ServiceはLayer4で動作 Deployment ReplicaSetの内容 strategy: rollingUpdate ReplicaSet template: <- 新しく起動するPodのテンプレート image: ibmcom/guestbook:v1 replicas: 2 <- 稼働すべきPodの数を記述 selector: <-監視対象特定のためのLabelセレクタ matchLabels: app: guestbook Pod label: app=guestbook Pod label: app=guestbook Pod label: app=guestbook node node Service selector: app=guestbook ClusterIP: 111.111.111.111
- 25. Kubernetesアーキテクチャ Master DB(etcd) API ServerUser(kubectl) Controller Manager (Deployment Controller) デプロイ要求 - コンテナイメージ -コンテナ数 (1) (1) Userは”kubectl”を使ってコンテナをデプロイするため必要な情報（コンテナイメージ、個数など）を送信する。 (2) APIサーバは受け取った内容をDB（etcd)に保存する (3) Controllerはリソースの変更を検出すると、変更内容に状態がなるように実行する (4) (Deploymentの場合)Deployment Controllerは検出すると個数などあるべき状態の新しいPodを API Server経由でDB(etcd)に保存 (5) Schedulerは情報に基づいて配属先のNode決定する (6) Kubletは変更を検出し、DockerEngineを使ってPodを作成する (7) Kube-Proxyはクラスターの内部または外部からPodへのネットワークルールを作成 (2) (3) 監視送信 保存 Node Pod/Service kublet Scheduler (4) (5) (6) kube- Proxy DockerEngine OS/Kernel Images (7) ubuntu CentOS ✳️全ての操作はAPI Server経由で行われる。
- 26. Sampleリソース YAML apiVersion: v1 kind:Pod metadata: name: guestbook-pod spec: containers: - name: guestbook image: ibmcom/guestbook:v1 # kubectl create –f pod.yaml pod.yaml apiVersion: apps/v1 kind: Deployment metadata: name: guestbook-deployment spec: replicas: 2 selector: matchLabels: app: guestbook template: metadata: labels: app: guestbook spec: containers: - name: guestbook image: ibmcom/guestbook:v1 deployment.yaml # kubectl create –f deployment.yaml
- 27.
- 28.
- 29. ラーニング・パス: Docker /Kubernetes • Dockerについて学ぶ(公式ドキュメント：日本語） http://docs.docker.jp/ • ラーニング・パス: Kubernetes Kubernetes の基礎から高度なネットワークとワークロードまで https://developer.ibm.com/jp/kubernetes-learning-path/ • Dockerハンズオン https://github.com/ibm-cloud-labs/docker-handson • IKSを通してKubernetesを使ってみよう！ Kubernetesハンズオン http://ibm.biz/iks-labs
- 30.