Dockerとは完全ガイド

Dockerは、コンテナ技術を使用してアプリケーションをパッケージ化し、どこでも同じように実行できるようにするツールです。実務で使える実装例とベストプラクティスを詳しく解説します。

1. Dockerとは

Dockerの役割

Dockerは、アプリケーションとその依存関係をコンテナとしてパッケージ化し、どの環境でも同じように実行できるようにします。

開発環境
   ↓（Dockerイメージ）
本番環境（同じイメージで実行）

なぜDockerが必要か

問題のある構成（Dockerなし）:

# 問題: 環境依存の問題
# 開発環境: Node.js 18, PostgreSQL 14
# 本番環境: Node.js 16, PostgreSQL 13

# 問題点:
# 1. 環境の違いによるバグ
# 2. セットアップの手間
# 3. 依存関係の管理が困難
# 4. 再現性が低い

解決: Dockerによるコンテナ化

# 解決: Dockerfileで環境を定義
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
EXPOSE 3000
CMD ["npm", "start"]

# メリット:
# 1. 環境の一貫性（どこでも同じ環境）
# 2. 簡単なセットアップ（docker run だけで起動）
# 3. 依存関係の管理（Dockerfileに記述）
# 4. 高い再現性（同じイメージで同じ結果）

2. コンテナと仮想マシンの違い

仮想マシン（VM）

物理サーバー
   ├─ ハイパーバイザー
   │   ├─ VM1（OS + アプリ）
   │   ├─ VM2（OS + アプリ）
   │   └─ VM3（OS + アプリ）

特徴:

OS全体を仮想化
リソース消費が大きい
起動が遅い（数分）

コンテナ（Docker）

物理サーバー
   ├─ OS
   │   ├─ コンテナ1（アプリのみ）
   │   ├─ コンテナ2（アプリのみ）
   │   └─ コンテナ3（アプリのみ）

特徴:

OSのカーネルを共有
リソース消費が小さい
起動が速い（数秒）

比較表

項目	仮想マシン	コンテナ
起動時間	数分	数秒
リソース消費	大きい	小さい
分離レベル	高い	中程度
移植性	中程度	高い

3. Dockerの基本概念

イメージ

イメージは、アプリケーションとその依存関係を含む読み取り専用のテンプレートです。

# イメージのビルド
docker build -t my-app:latest .

# イメージの一覧表示
docker images

# イメージの詳細確認
docker inspect my-app:latest

# イメージの削除
docker rmi my-app:latest

# 未使用のイメージを一括削除
docker image prune -a

コンテナ

コンテナは、イメージから作成された実行可能なインスタンスです。

# コンテナの起動
docker run -d -p 3000:3000 --name my-app my-app:latest

# コンテナの一覧表示
docker ps  # 実行中
docker ps -a  # すべて

# コンテナの停止
docker stop my-app

# コンテナの再起動
docker restart my-app

# コンテナの削除
docker rm my-app

# コンテナのログ確認
docker logs my-app
docker logs -f my-app  # リアルタイム

Dockerfile

Dockerfileは、イメージを構築するための手順を記述したファイルです。

# ベースイメージ
FROM node:18-alpine

# 作業ディレクトリの設定
WORKDIR /app

# 依存関係のインストール
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production

# アプリケーションコードのコピー
COPY . .

# ポートの公開
EXPOSE 3000

# アプリケーションの起動
CMD ["npm", "start"]

4. Docker Hub

Docker Hubとは

Docker Hubは、Dockerイメージを共有・管理するためのクラウドサービスです。

イメージのプッシュ

# Docker Hubにログイン
docker login

# イメージにタグを付ける
docker tag my-app:latest username/my-app:latest

# イメージをプッシュ
docker push username/my-app:latest

イメージのプル

# 公式イメージのプル
docker pull nginx:latest

# カスタムイメージのプル
docker pull username/my-app:latest

プライベートレジストリ

# プライベートレジストリの使用
docker pull registry.example.com/my-app:latest

# プライベートレジストリへのプッシュ
docker tag my-app:latest registry.example.com/my-app:latest
docker push registry.example.com/my-app:latest

5. Docker Compose

Docker Composeとは

Docker Composeは、複数のコンテナを定義し、管理するためのツールです。

version: '3.8'

services:
  app:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://postgres:password@db:5432/mydb
    depends_on:
      - db

  db:
    image: postgres:14-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: postgres
      POSTGRES_PASSWORD: password
      POSTGRES_DB: mydb
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  postgres_data:

Docker Composeのコマンド

# サービスの起動
docker-compose up -d

# サービスの停止
docker-compose down

# ログの確認
docker-compose logs -f

# サービスの再ビルド
docker-compose up -d --build

6. 実務でのベストプラクティス

パターン1: 環境の統一

# 開発環境と本番環境で同じベースイメージを使用
FROM node:18-alpine

# 環境変数で動作を切り替え
ENV NODE_ENV=production

パターン2: イメージのタグ付け

# バージョンタグ
docker build -t my-app:v1.0.0 .

# 最新タグ
docker build -t my-app:latest .

# 環境別タグ
docker build -t my-app:dev .
docker build -t my-app:staging .
docker build -t my-app:prod .

7. よくある問題と解決策

問題1: コンテナが起動しない

原因:

ポートが既に使用されている
環境変数が設定されていない

解決策:

# ポートの使用状況を確認
lsof -i :3000

# 環境変数を確認
docker run -e DATABASE_URL=... my-app:latest

# ログを確認
docker logs my-app

問題2: イメージのビルドが遅い

原因:

キャッシュが効いていない
不要なファイルをコピーしている

解決策:

# .dockerignoreファイルを作成
node_modules
.git
.env
*.log

# Dockerfileの最適化
# 依存関係のインストールを先に行う（キャッシュを活用）
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .

これで、Dockerの基礎知識と実務での使い方を理解できるようになりました。