Dockerイメージの理解とコンテナのライフサイクル

Docker イメージの理解と
コンテナのライフサイクル
JAWS-UGコンテナ支部 × JAWS-UG CLI専門支部 #1 発表資料
2016年3月22日(火)
@zembutsu
Technology Evangelist; Creationline, Inc.
What are Docker Images and Containers, and Container's life cycle.
背景画像CREDIT:スフィア / PIXTA(ピクスタ)

本資料の内容
• Docker とは何なのか？お復習い
• Docker イメージと Docker コンテナの違い
• Docker イメージとレイヤ
• コンテナのライフサイクルと主なコマンド
※ 内容は Docker 初心者の方（なんとなく Docker を知っているけれど、
コンテナとイメージの違いが分からないケース）を想定してます。
・

3
私は誰なのか？
‣ @zembutsu a.k.a. 前佛雅人
- Technology Evangelist; Creationline, Inc. – 2 yrs
- Technical Trainer; Docker Authorized Trainer – 0.8 yr
- Data Center Operations Engineer – 15+ yrs
興味：運用監視自動化、趣味でOSSやクラウド系の検証・情報発信
- SlideShare http://slideshare.net/zembutsu
- Blog http://pocketstudio.jp/log3
Why am I here?
+MasahitoZembutsu

4
Docker って何だったっけ？
‣ Docker
アプリケーションを開発・移動・実行するためのプラットフォーム
• 設計思想は、開発者が簡単にアプリケーションを動かす環境を作る
オープンソース・コミュニティ及び支援会社としての Docker, Inc.
• 2013年3月 Python Conference US のライトニング・トークで発表
– 前身は PaaS 事業者だった dotCloud 社（後に事業売却）
– https://github.com/docker/
• Open Container Initiative を通して各社と協調
– https://www.opencontainers.org/
developing, shipping, running

開発者が簡単にアプリケーションを開発・デプロイできる仕組み
プラットフォーム

6
Dockerコンテナ
‣ コンテナとは
ホスト OS の kernel 機能を使い、複数のルート・ファイルシステムを実行
• 各ルート・ファイルシステムをコンテナ (container) と呼ぶ
• コンテナは各々のリソースを持つ
– プロセス、メモリ、デバイス、ネットワーク
コンテナとは Linux カーネルの技術を使う
• Namespaces (名前空間によるプロセス間の隔離・分離;isolation）
• Cgroups（CPU・メモリ・Disk I/Oのリソース制限）
‣ コンテナの実行に必要な環境
• Docker Engine（エンジン）
– コンテナを移動・実行するための必要なプログラム（デーモン）

OS ( Linux )
物理/仮想サーバ
Docker エンジン
( docker デーモン )
Linux kernel
コンテナコンテナコンテナ
リモート
API
docker
クライアント
・docker コマンド
・Kitematic (GUI)

/sbin/init
PID 1
alice
PID 2
bob
PID 3
docker
PID 4
httpd
PID 1
コンテナA コンテナB
ruby
PID 1
chris.rb
PID 2
httpd
PID 5
chris.rb
PID 7
ruby
PID 6
Dockerコンテナはプロセスのア
イソレーション(isolation;分離・
独立)を実現します。コンテナ毎
にCPUやメモリ等のリソースや、
ネットワークを割り当て可能です。
プロセスはホスト上に普通に起
動していても、コンテナ内はホ
スト側や他のコンテナの状況を
見ることができません。
ホスト上のプロセス

/
/etc /bin /data
コンテナAのファイルシステム
… …
コンテナBのファイルシステム
/etc
(/data/ubuntu/etc)
/data/ubuntu /data/centos
/bin
(/data/ubuntu/bin)
/etc
(/data/ubuntu/etc)
/bin
(/data/ubuntu/bin)
/ /
ホスト上のファイルシステム
コンテナ内ではコンテナの中で
ルート・ディレクトリ(chroot風)を
それぞれマウントしています。
お互いのコンテナは、通常はそ
のまま相互に参照できません。

OS ( Linux )
物理/仮想サーバ
Docker エンジン
( docker デーモン )
Linux kernel
コンテナコンテナコンテナ
リモート
API
docker
クライアント
・docker コマンド
・Kitematic (GUI)
Docker
コンテナ

docker クライアント docker エンジン Docker Hub
$ docker run hello-world
Hello from Docker.
This message shows that your installation appears to be working correctly.
To generate this message, Docker took the following steps:
1. The Docker client contacted the Docker daemon.
2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.
3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the
executable that produces the output you are currently reading.
4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it
to your terminal.
To try something more ambitious, you can run an Ubuntu container with:
$ docker run -it ubuntu bash
Share images, automate workflows, and more with a free Docker Hub account:
https://hub.docker.com
For more examples and ideas, visit:
https://docs.docker.com/userguide/
run pull
レジストリ
latest
イメージ
タグ
hello-world レポジトリ
latest
イメージ
タグ
コンテナ化した
hello-worldの実行
• Docker Engine は「docker
run」実行時にローカルにイ
メージがなければレジストリ
（DockerHubが標準）から
イメージをダウンロードする。
そのため初回実行時は時間
かかる場合がある
• hello-worldコンテナは画面
出力が終わると、プロセス
が停止（コンテナが停止）

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
03f4658f8b78: Pull complete
a3ed95caeb02: Pull complete
Digest: sha256:8be990ef2aeb16dbcb9271ddfe2610fa6658d13f6dfb8bc72074cc1ca36966a7
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
Hello from Docker.
(省略)
「run」を実行すると、ホスト上に
イメージがなければ、自動的に
Docker Hub からダウンロードし
た後、コンテナを実行しています。
hello-worldコンテナを実行
コンテナを実行するファイルを含むイ
メージがないので取得(pull)する
最新のイメージを取得完了
タグを指定しなかったので「latest」

Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
03f4658f8b78: Pull complete
Digest: sha256:8be990ef2aeb16dbcb9271ddfe2610fa6658d13f6dfb8bc72074cc1ca36966a7
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest
Hello from Docker.
(省略)
Docker
イメージ

14
Docker イメージ
‣ Dockerイメージは
コンテナを実行する時に必要な
ファイルシステム
• イメージ・レイヤ（層）の集合体
– ファイルの実体やメタ情報を含む
• レイヤには親子関係がある
• 差分情報のみを記録する
• Read Only で書き込みできない
共通するレイヤはイメージ間で共有できる
• ディスク容量の削減や高いポータビリティを実現する

$ docker pull ubuntu
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/ubuntu
203137e8afd5: Pull complete
2ff1bbbe9310: Pull complete
933ae2486129: Pull complete
Digest: sha256:1bea66e185d3464fec1abda32ffaf2a11de69833cfcf81bd2b9a5be147776814
Status: Downloaded newer image for ubuntu:latest/
レイヤごとに
並列ダウンロード

$ docker pull wordpress
Using default tag: latest
latest: Pulling from library/wordpress
fdd5d7827f33: Already exists
a3ed95caeb02: Download complete
8c80f2e38113: Download complete
2da85bfb1ac0: Download complete
1da50ec818af: Download complete
b2799c7ad5c9: Downloading 1.113 MB/2.844 MB
4893554c0107: Download complete
b1d739e1b940: Waiting
bd103e3f6195: Waiting
aa560ff33ce6: Waiting
1deabfa10759: Waiting
91e6991f7a34: Waiting
7234c82b998e: Waiting
6bf8bdf2e550: Waiting
a5c7e6ead07c: Waiting
fe011342f195: Waiting
c6dd706ba27e: Waiting
35d564cafd69: Waiting
730edfa5d07f: Waiting
Digest: sha256:bfd7e102741d73cce4ec58b2d937586c670f31df1c80aeaf4d5c525eb3c6ac06
Status: Downloaded newer image for wordpress:latest
ダウンロード済みのレイヤ
なので再取得しない
ダウンロード中
ダウンロード済み
ダウンロード待ち

Nginx イメージの構造
902b87aaaec9 3 months ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:e1dd18493a216ecd0c 125.2 MB
9a61b6b1315e 3 months ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["/bin/bash"] 0 B
aface2a79f55 3 months ago /bin/sh -c #(nop) MAINTAINER NGINX Docker Mai 0 B
5dd2638d10a1 3 months ago /bin/sh -c apt-key adv --keyserver hkp://pgp. 1.997 kB
97df1ddba09e 3 months ago /bin/sh -c echo "deb http://nginx.org/package 221 B
e7e7a55e9264 10 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ENV NGINX_VERSION=1.9.4-1~j 0 B
72b67c8ad0ca 10 weeks ago /bin/sh -c apt-get update && apt-get inst 7.695 MB
9108e25be489 10 weeks ago /bin/sh -c ln -sf /dev/stdout /var/log/nginx/ 11 B
6dda3f3a8c05 10 weeks ago /bin/sh -c ln -sf /dev/stderr /var/log/nginx/ 11 B
42d2189f6cbe 10 weeks ago /bin/sh -c #(nop) VOLUME [/var/cache/nginx] 0 B
3cb7f49c6bc4 10 weeks ago /bin/sh -c #(nop) EXPOSE 443/tcp 80/tcp 0 B
a486da044a3f 10 weeks ago /bin/sh -c #(nop) CMD ["nginx" "-g" "daemon o 0 B
$ docker history nginx
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE COMMENT
docker history <image id/name>
コンテナ作成の履歴を辿るには
docker history コマンドが便利

ベース・イメージ
(公式イメージ等)
イメージ層
Docker コンテナを起動するとは
読み込み専用
(Read Only)

ベース・イメージ
(公式)
イメージ層
Docker コンテナを起動するとは
読み込み専用
(Read Only)
・新しいイメージ・レイヤの
自動的な割り当て
・イメージ内のバイナリを
隔離されたプロセスで起動
(コンテナ化された状態）
docker run <opts> <image:tag>
docker diff

Dockerコンテナとイメージのライフサイクル

イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
• Docker イメージとはイメージ・レイヤ
（rootファイルシステム）とメタデー
タ（何のコマンドを実行するのか、ど
のポートを開くかなどの管理情報）の
集合体であり、読み込み専用
• それぞれのレイヤは ID を持つ
• コンテナの起動とは、Dockerイメージ
上に読み書き可能なレイヤを追加し、
指定されたプロセスを隔離された状態
やシステムリソース上で実行すること
docker pull … イメージの取得
docker run … コンテナの実行

イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
• イメージを作成するには３つの方法
1. Docker Hub から取得する
2. コンテナの内容を手動でコミットし、
新しいイメージを作成する
3. Dockerfileを使ってイメージを自動構
築する（自動コミットの繰り返し）
docker commit … イメージの作成
docker build… イメージの自動構築(自動commit)

イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
docker history … イメージの履歴表示
docker diff… 元イメージとコンテナの差分表示
docker inspect… コンテナやイメージの調査

イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
docker push … Dockerイメージの送信
docker login … ログイン
docker tag … イメージをタグ付け
docker search … 検索

イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
Dockerコンテナとイメージのライフサイクル
docker ps … コンテナ一覧や状態の表示
docker rmi … コンテナイメージ削除
docker rm … コンテナ削除
docker images … 一覧

Copy on Write（コピー・オン・ライト）
読み込み専用
(Read Only)
• Read Only のイメージ層上
のファイルに対する変更は、
必ずコピー作業を行う
• 内部実装はストレージ・ドラ
イバに依存する（パフォーマ
ンスに影響が出る）
• CoWを回避するには
ボリュームを使う
書き込む前に
コピーしてから
コンテナのレイヤ上に
変更を反映

ボリュームはコンテナ用のレイヤとは分離
イメージ
Read Only
コンテナ用
レイヤ
読み書き可
• イメージ・レイヤの仕様(Copy on Write)を
回避できる
• docker commit してもボリューム内容は反
映されない。
• 複数のコンテナでボリュームを共有できる
• ホスト側のファイルやディレクトリをマウン
ト可能

まとめ
• Docker とはアプリケーションを開発・移動・実行する
プラットフォームの役割で、Linuxカーネル技術を使う
• Docker イメージはイメージ・レイヤの集合体
• Read Only のイメージを使って Docker コンテナを実行
• イメージ・レイヤの性質上コピー・オン・ライトの処理が
発生するが、ボリュームを使えば回避可能

29
何か気になる所はありますか？
Dockerイメージ入門とコンテナのライフサイクル
‣ 日本語ドキュメントはこちら
http://docs.docker.jp

30
‣ アーキテクチャの理解
http://docs.docker.jp/engine/understanding-docker.html
‣ イメージの構築
http://docs.docker.jp/engine/userguide/containers/dockerimages.html
‣ イメージ、コンテナ、ストレージ・ドライバの理解
http://docs.docker.jp/engine/userguide/storagedriver/imagesandcontainers.html
‣ ストレージ・ドライバの選択
http://docs.docker.jp/engine/userguide/storagedriver/selectadriver.html
‣ コンテナでデータを管理する
http://docs.docker.jp/engine/userguide/containers/dockervolumes.html
より詳しい情報

Dockerイメージの理解とコンテナのライフサイクル

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