Docker入門: コンテナ型仮想化技術の仕組みと使い方

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Docker 入門
コンテナ型仮想化技術の仕組みと使い方
Cisco Systems, Japan TAC
伊藤裕一 (twitter: @yuichi110)
第二回ネットワークプログラマビリティ勉強会, Dec 16 2014

自己紹介
• 伊藤裕一 (twitter: @yuichi110 )
• Docker : 仕事ではなく個人での利用 (VPSの数を減らすため)
@interop2014
• 仕事: Cisco Japan TAC でデータセンタスイッ...

最近作ったサービス「ゆくも」の宣伝
• 人口音声合成のサービスを2014年10月に開始。http://www.yukumo.net
• 内部アーキテクチャの解説。激安のHA構築法をテーマにインフラを設計
Docker 入門
3
htt...

今日のお題
Docker 入門
• 話すこと
- そもそもDocker って何 ?
- なぜ Network Engineer が Docker をやるか
- 基本的な使い方や応用例 (ややネットワーク重視)
!
• 話さないこと...

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
5

Docker ってそもそも何 ?
• Linux で利用される仮想化技術の一つ
• コンテナと呼ばれる仮想化技術を使う
Docker 入門
6

コンテナ型の仮想化
• 完全仮想化(VMWareなど)とは異なり、OS の一部のみを仮想化
• Linuxのkernelの機能でリソースを分離し、Docker はそれを管理
• Kernel (with Docker) とコンテナの関係は...

Infrastructure as a Code
• サーバーに変更を加え続けると複雑になり壊れても戻しにくい
• Docker はゲストへの変更を「イメージ」としてバージョン管理
• イメージから作ったコンテナは複製や復旧を容易にできる...

Docker の強み
• 仮想化のオーバーヘッドが少ない
Docker 入門
- CPU
- Memory
- ストレージ
• 「コード」でインフラの構成を管理
- 状態の復元が簡単にできる
- 他の環境にも簡単にデプロイできる...

Network Engineer がなぜ Docker をやるか
• コンテナが一般化したらネットワーク機器への接続を意識するこ
とが必要になる(VM の vSwitchがそうであったように)
• コンテナのオーケストレーションにはネット...

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
11

Docker を構成するコンポーネント
• Docker Client : Server に対して命令を与える
• Docker Daemon (Server) : コンテナを実際に動かす Worker
• Docker Reposito...

Docker コンテナの操作と状態の遷移
stopped
shutdown 状態
タスク終了
(or stop) start
Docker 入門
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image running removed
paused
run
rm ...

Docker のイメージの取り扱いまとめ
docker commit docker push
Docker Repository!
(イメージ保管場所)
Image!
(雛形)
Docker 入門14
container!
(実...

テスト環境
• OS: CentOS 6.5 (Mac上の仮想マシン)
• Docker: 1.1.2 (Client も CentOS)
Docker 入門
• レポジトリ: DockerHub
15
CentOSへのインストール...

# OK, Let’s start demo !!
Docker 入門
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(いくつかのページを飛ばしますが、資料の順に進めます)

docker コマンドの利用
• Dockerコマンドの基本 : docker [オプション] コマンド [引数]
Docker 入門
17
[root@localhost ~]# docker version
Client vers...

リポジトリ(DockerHub)へのログイン(省略)
• パプリックリポジトリであるDockerHub への登録が必要
• プライベートなリポジトリの作成も可能 (割愛)
Docker 入門
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[root@localhost ~]...

イメージの検索
• ベースとなるイメージは DockerHub から取得することが多い
• イメージの検索 : docker search [オプション] キーワード
[root@localhost ~]# docker search u...

イメージの取得
• リポジトリからの取得: docker pull [オプション] イメージ名 [:タグ]
• pull しておかなくても run 時にダウンロードしてくる (ただし遅い)
• ローカルレジストリのイメージの確認: doc...

イメージの実行
• docker run [オプション] イメージ名実行するコマンド
• 補足) CentOS上でUbuntuが動いているか念のために確認
Docker 入門
21
[root@localhost ~]# docke...

コンテナのシェルに入って操作(省略)
• コンテナをシェルで操作 : docker run -ti ubuntu:14.04 /bin/bash
Docker 入門
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(1) コンテナのシェルに入り hello.txt を作成し、コ...

コマンドの help の確認方法(省略)
• 引数が必要なコマンドを引数なしで呼ぶと help が出る
• オプション -h を付けても確認ができる
Docker 入門
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[root@localhost ~]# docker se...

コンテナの状態確認
• コンテナの状態確認 : docker ps [オプション]
• 状態確認だけでなくコンテナID を特定するのによく使う
• デフォルトは停止中のコンテナは表示しない。-a オプションで表示
• -q オプションを...

コンテナをデーモン化(省略)
• コンテナをデーモン化: docker run -d イメージコマンド
• デーモン化されたコンテナの標準出力は抑制される
Docker 入門
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[root@localhost ~]# docke...

コンテナのsuspendと再開(省略)
• pause はコンテナを一時停止する。いわゆる suspend 状態
• unpause で一時停止解除。コンテナ自体はpauseを認知しない
Docker 入門
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[root@loca...

コンテナの停止と再開
• stop はコンテナを shutdown する。kill も同じだが少し乱暴
• start すると再び同じコンテナを立ち上げる。状態は継続している
Docker 入門
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[root@localhost ...

コンテナの設定(json)を確認(省略)
• docker inspect コンテナID
• docker inspect -f “フォーマット条件” コンテナID
Docker 入門
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[root@localhost ~]# d...

コンテナから新イメージの作成
• コンテナへの変更を永続化するためにはイメージ化が必要
• イメージ化: docker commit コンテナID イメージ名
• イメージ名は自分のユーザ名を付けないと push できなくなる
[roo...

コンテナの削除
• 停止中のコンテナの削除: docker rm コンテナID(もしくは名前)
• コンテナの強制削除: docker rm -f コンテナID
• 削除されたコンテナは復元できない
[root@localhost ~]...

新イメージをリポジトリに push(省略)
• 作成したイメージをリポジトリに登録
• 他ユーザや自分の別のホストでも新イメージが利用可能になる
Docker 入門
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[root@localhost ~]# docker comm...

Docker file から新イメージの作成
• Docker file (ファイル名はDockerfile) にイメージ作成手順を書く
• Docker file をビルドして実際にイメージを作成する
• Dockerfile を使うこ...

イメージの削除(省略)
• ローカルイメージの削除: docker rmi イメージ名
• イメージに依存しているコンテナが存在していたら実施できない
Docker 入門
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[root@localhost ~]# docker i...

ホストのデータを参照(省略)
• コンテナ内のデータはコンテナを消したら消滅
• コンテナがホストのデータを参照すればデータは永続化される
• オプション: docker run -v ホストのパス:コンテナのパス
参照
ホスト
D...

$demo completed!! ! Docker 入門 35 ## . ## ## ## == ## ## ## ## === /""""""""""""""""___/ === ~~~ {~~ ~~~~ ~~~ ~~~~ ~...$

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
36

Docker のネットワーク
• IPマスカレード(IP,Port変換)を利用している。
• docker 0 という bridge に veth 経由でコンテナの eth0 が接続
• コンテナは利用されていない IP を与えられる (...

Port Forwarding
• NAT超え(外から中へのアクセス)にはポートフォワーディングを行う
• ホストのポートXに来た通信はコンテナのポートYに転送(同一でもOK)
• docker run -p PORT_X:PORT_Y ...

Link によるコンテナ間の連携
• 割り振られるIPは自動で決まるので、それを使ったコンテナ間の連携は難しい
• コンテナ間を「 Link 」で接続することでアドレスを隠蔽できる
• Link 元は Link 先のIP等を etc/ho...

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
40

フルスクラッチで3階層モデルを構成
• Linkでコンテナ間の連携をさせる
• コンテナ1 (WEB) : nginx をロードバランサにする
• コンテナ2 (APP) : Python をアプリケーションサーバとして動かす
• コン...

作業手順の例
1. DBコンテナの立ち上げと設定(MySQL)
2. APP コンテナを DB コンテナにリンクして立ち上げて設定(Python)
3. WEB コンテナを APP コンテナにリンクして立ち上げて設定(NGINX)
4....

DB コンテナ (MySQL)
[root@localhost ~]# docker run -ti --name db ubuntu:14.04 /bin/bash
• MySQL の設定 (途中で設定するパスワードが聞かれ、passwo...

APP コンテナ (Python)
[root@localhost ~]# docker run -ti --name app --link db:db ubuntu:14.04 /bin/bash
Docker 入門
フレームワークでは...

WEB コンテナ (NGINX)
Docker 入門
45
root@522fbc2bba47:/# apt-get update
root@522fbc2bba47:/# apt-get install nginx
root@522...

イメージ化と動作確認
• イメージ化 + 今までのコンテナの削除
[root@localhost ~]# docker commit db 3tier/db
[root@localhost ~]#　docker commit app 3t...

補足) コンテナをサービス分離にのみ使用する例
• プレゼンターの使い方 (図には若干の変更や実装中の部分が含まれます)
• 各コンテナに1つのサービスを全ていれ、NGINXでドメインで振り分け
Primary
Host1
(固定IP...

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
48

まとめ
• Dockerのようなコンテナ型仮想化はリソース効率的に利用
• 環境を適度に分離する目的に利用できる
• 不変なイメージをコンテナ化して使う
• イメージが不変であるため複製や移行、復旧が簡単
• イメージから環境依存をど...

Docker の将来
• コンテナの業界標準になる可能性があるだけでなく、
VMWare などの完全仮想化を食ってしまう可能性がある
• 大規模環境ではKubernetes のようなオーケストレーショ
ンツールで管理する必要性が高まる ...

Thanks !!
要望があれば実環境向けの Docker with Ansible(管理ツール) とかやりたいです。
Docker 入門51

Agenda
Docker 入門
• Docker の概要
• 簡単な Docker の使い方 (デモ)
• Docker のネットワークについて
• 3階層のサービスの展開例
• まとめ
• 補足資料
52

Docker ベストプラクティス
• コンテナはStateless な運用を目指す (ログ等も)
• IPなどの環境に依存する設定をイメージから排する
• 1機能(もしくは1サービス)1コンテナを意識する
• Docker だけで全てを...

Docker の弱み
• Docker はホストとゲストが kernel を共有している
- 異なる kernel を使うOSは仮想化できない
- kernel レベルの機能は仮想化できない
• 完全仮想化に比べて歴史が浅い
- 提供...

Docker に対する業界動向 (2014年12月現在)
• Docker社: ホストまたぎのオーケストレーションに注力, API など
• VMWare: 競合しつつも協業の未知を探している。幹部がDocker 社に移る。
• Red ...

補足) レイヤー化されたDocker のイメージファイル
• イメージに差分を「積み重ねる」ことで新しいイメージを作る
• Gitなどのように樹形図的に子イメージが増えていく
• 子のイメージやコンテナは親のイメージのデータをReadOn...

補足) /bin/bash を上手に使う
• docker run,start で bin bash に入るのは便利 (良し悪しは別として)
• bin/bash でコンテナとイメージに改変を加えていく作業を繰り返す
• 複雑になってきた...

補足) DNS によるコンテナ間の連携手法
• 複雑な構成でコンテナ間接続を Link だけで実現するのは難しい
• リンクでホスト跨ぎもできない (通常はオーケストレーションで)
• 個人レベルなら簡易 DNS (dnsmasqなど) ...

補足) 簡易DNSであるDnsmasqの使い方
• Dnsmasq は BIND より簡単に運用可能。スクリプトで制御しやすい
• 登録するドメイン名は「コンテナ名.docker」としている (自由)
/etc/dnsmasq.d/tes...

補足) DNS方式の制御用スクリプト
Docker 入門
60
web, app, db という標準的な3階層構成
Web
Server
APP!
Server
DB!
Server
name: web!
IP: X
n...

補足) コンテナにNICを追加する
• Docker 単独の機能では実現できないので Linux コマンドを使う
• コンテナの環境依存性が高まるので利用には注意が必要
• 私なら OVS を使った Ambassador パターンや Tr...

補足) オーケストレーションによるネットワーク管理
Docker 入門
• fig
• Ambassador パターン
• etcd (zookeeper)
• pipework
62
個人的な考え
• コンテナ間の接続はイメー...

Docker 入門63
bye !!