クラウド時代の重要スキル!Dockerの基本的な仕組みや既存の仮想化との違いを知ろうDockerとは?特徴やメリット、役立つ職種を解説

最終更新日:2021年3月29日

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IT業界では近年「コンテナ」と呼ばれる技術が注目されています。中でも「Docker」は、コンテナ型技術の代表格として急速に普及しました。Dockerは、ITエンジニアのキャリアアップにつながる可能性が高いスキルです。ここでは、コンテナ型ソリューション「Docker」の概要や特徴、メリット、既存の仮想化技術との違い、スキルが活かせる職種などを紹介しています。

1. Dockerとは?特徴とメリット

まず、Dockerについて解説します。Dockerは「コンテナ型仮想化」と呼ばれる仮想実行環境の構築方法を提供するソリューションです。そこで、コンテナ型仮想化の概要とDockerの特徴をそれぞれ解説していきます。

Dockerの基礎「コンテナ型仮想化」とは?

コンテナ型仮想化とは、Linuxカーネルが持つ「コンテナ機能」を用いて、他のプロセスから隔離された実行環境を作る技術です。厳密にいえば、コンテナはLinuxカーネルが発行する「プロセス」のひとつです。ただし、システムリソースを隔離しつつ固有の名称と設定を持てるため、外部からは独立したコンピュータに見えることが特徴です。

具体的には、Linuxカーネルが持つ「namespaces」「cgroups」「overlayfs」という機能を使ってコンテナが構築されます。

namespaces

namespacesはコンテナを「独立した仮想マシン」のように見せるための機能です。namespace内のプロセスは、他のnamespace内のプロセスとリソースを共有しません。したがって、namespaceプロセスごとに独立した環境を構築できるのです。また、あるLinux上でnamespaceによって構築された環境は、別のLinux上で再現可能です。これにより、同一の環境を異なるLinux上に移植する労力が削減されます。

cgroups

cgroupは、タスクをグループ化しつつ、各タスクへのリソース割り当てを制御する仕組みです。前述のnamespaceはホスト名やPIDなどを制御するのに対し、cgroupはCPUやメモリといった物理的な計算リソースを制御します。

overlayfs

overlayfsは階層の異なる複数のディレクトリを重ね合わせ、1つのディレクトリツリーを構成する仕組みです。上位層と下位層をマージし、単一のファイルシステムとして見せられるという特徴があります。

コンテナ型仮想化では、Linuxカーネルが持つこれら3つの機能を使い、各コンテナ内にアプリケーションの実行に必要な機能(コマンド・ライブラリ・ミドルウェアなど)を内包し、独立した実行環境に見せます。こうした技術は、Dockerにも応用されています。

Dockerの特徴

Dockerは、Docker社が開発しているコンテナ型の仮想環境を作成・配布・実行するためのプラットフォームです。ホストマシンのLinuxカーネルを利用し、Docker Engineとよばれる独自のモジュールによってコンテナ実行を制御しています。

Dockerでは、前述したようなコンテナ型の環境構築が、より小さな手間で実現できるようになっています。また、IaC(インフラストラクチャ アズ コード)の要素も持っており、ミドルウェアのインストールや各種環境設定をコード化して管理できる点も特徴のひとつです。

Dockerの強み、解決できること

Dockerの強みと解決できることとしては、次のようなものが挙げられます。

Dockerの強み
  • ・namespace作成やコマンド、ライブラリのダウンロードなどコンテナ作成に必要な作業をスキップできる

    ・ゲストOSを用意せずに複数の環境を構築できる

    ・ひとつのカーネルを複数のコンテナで共有するため、オーバーヘッド(付随・付加的な処理)が少ない

    ・それぞれの環境内にカーネルが含まれないため、軽量でダウンロードが早く、なおかつ環境移行が容易である

Dockerで解決できること
  • ・別環境への移行時に発生しがちな、環境由来のトラブル(プログラムが動作しないなど)を回避できる

    ・ビルドやデプロイにかかる時間が大幅に短縮される

    ・プラットフォームやハードウェアに依存しない環境構築が可能なため、環境を無理に統一する必要が無い

2. Dockerと仮想化技術との違い

次に、Dockerと仮想化技術との違いについて解説します。Dockerは「コンテナ型仮想化」と呼ばれることもありますが、厳密に言えば従来の仮想化とは異なる技術です。そこで、2者の違いを明確にしていきます。

従来の仮想化技術

従来の仮想化技術は、仮想環境の構築のために「ホストOS」が必須でした。また、ホストOSの上で動作する「仮想化ソフトウェア」や、さらにその上で動作する「ゲストOS」も必要です。
 

  • ・従来の仮想環境の概略

ホストOS → 仮想化ソフトウェア → ゲストOS → プロセス

例えばあるプロセス(Excelなど)を動作させるためには、仮想化ソフトウェアとゲストOSがスムーズに動作するためのリソースが必要です。したがって、仮想環境の構築には一定以上の計算リソースを持ったハードウェアが必要になります。また、常に仮想化ソフトウェアとゲストOSが動作するため、オーバーヘッドが大きくなりやすいという弱点もありました。

Dockerによるコンテナ構築

一方、Dockerでは、ホストOSとプロセスの間に、仮想化ソフトウェアもゲストOSも必要ありません。
 

  • ・Dockerの概略

ホストOS  →  (コンテナで区切られた)プロセス

単純に仮想化ソフトウェアとゲストOSが存在しない分だけ、計算リソースが小さくて済むわけです。また、コンテナ内のプロセスはホストOSのカーネルを直接的に利用します。従来の仮想化技術は「ゲストOS上のコマンドやライブラリ」を利用するため、この点でも違いがあります。

3. Dockerのスキルが活かせる職種

最後に、Dockerのスキルが活かせる職種について解説します。Dockerは実行環境の構築が用意で、環境移行にも強いことから、複数の分野で活用されています。そのため、インフラエンジニアのみならず、アプリケーションエンジニアやプログラマー、セキュリティエンジニアなどにとっても将来有望なスキルです。

プログラマーなどエンジニア初心者

プログラマーを含むエンジニア初心者の場合、コーディングよりも「パッケージ間の依存関係」によるエラーに苦労させられることが良くあります。また、開発環境が変わった場合の環境構築作業も無視できない労力です。Dockerは、あらかじめ実績のあるコンテナイメージを流用した環境構築が可能です。したがって、依存関係の解消や環境構築の手間を大きく削減できます。特別な設定を行うことなく、素早く開発に着手できるため、エンジニア初心者の強い味方となってくれるでしょう。

アプリケーションエンジニア

一定以上の経験を持つアプリケーションエンジニアにとっても、Dockerは有用なスキルです。Dockerを使うことで開発環境の構築がコードベースで行えるほか、既存の仮想化技術よりも多くの計算リソースを使うことが出来ます。また、既存の開発環境に全く影響しない新しい環境の構築も容易です。複数の環境を往復しながら開発・検証などを進めるうえで、Dockerのスキルが大いに役立ちます。

インフラエンジニア

インフラエンジニアの場合は、Docker関連のスキルを身に着けることでIaCを実行しやすくなるでしょう。コードベースでインフラを管理できるため、インフラ構築・変更・移植などの手間が一気に小さくなります。また、環境間の際を小さくすることでCI/CD(継続的インテグレーション/継続的デリバリー)が提供しやすくなるといったメリットもあります。

4. まとめ

近年、IT業界で注目されている「コンテナ型」と呼ばれる仮想化技術。その中でも、Dockerはメジャーなコンテナ型仮想化技術として、急速に普及している現状があります。Dockerに関するスキルは、エンジニア初心者はもちろん、アプリケーションエンジニアやインフラエンジニアなど、幅広い職種で役立つものです。ぜひ習得をおすすめします。

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