コンテナ化とは、開発者がアプリケーションとその依存関係を分離された環境にパッケージ化できる技術です。このガイドでは、移植性、スケーラビリティ、リソース効率性など、コンテナ化のメリットを探ります。
Docker や Kubernetes などの一般的なコンテナ化ツールについて、またそれらがアプリケーションのデプロイと管理をどのように強化するかについて学びましょう。コンテナ化を理解することは、現代のソフトウェア開発とクラウドコンピューティングにおいて極めて重要です。
コンテナ化の主な利点
コンテナはコンテナクラスタ上で実行可能ファイルとして動作し、複数のマシンに分散配置できます。各コンテナは他のコンテナを複製したモジュールとして機能します。エラーや悪意のある動作により開発者がコンテナ単体、あるいはクラスタ全体やクラスタ群を強制終了させても、多くの同一コンテナが残存します。管理者や開発者は終了したコンテナの代わりに、多数の新しいコンテナを起動できます。これによりソフトウェア開発は高速かつ安全になります。
アプリケーションのコンテナ化プロセスは、パッケージ化されていないアプリケーションを異なるOSやプラットフォーム間で移行する際の問題やエラーを解消します。コンテナ内に全てが収められているため、独立して実行可能です。
コンテナ化技術とは？
分離とコンテナ化は、Docker（オープンソースのコンテナエンジンであり、基本的な開発ツールや環境向けに設計されたコンテナの標準）の登場以来、現代のアプリケーションコンテナに適用されてきたレガシーな概念です。普遍的な互換性を備えたコンテナ技術は、コンテナの標準として確立されました。コンテナを中心に構築された新たな開発環境は、モノリシックなソフトウェアを「サービス」と呼ばれるアプリケーションスライスに分割し、新たなアプリケーションを飲み込んでいます。
コンテナは、仮想マシン（VM）では対応できなかった課題を解決するために進化しました。VMはCPU、メモリ、ストレージを含むサーバーハードウェア全体の抽象化を提供します。仮想マシンは単一のコンピューター上で複数のオペレーティングシステムを実行できます。コンテナはアプリケーションとその実行に必要な要素のみを仮想化するため、クラウド間の移植性が高く、他のユースケースへの再構築にも適応可能です。
コンテナ内のアプリケーションは、OSカーネル（GUI、アプリケーション、ドライバを除いたOSの中核部分）を実行するマシン上の基本インストール環境上で動作します。このアプローチにより、アプリケーションごとに完全なオペレーティングシステムを実行するオーバーヘッドが削減されます。コンピューターサイクルが減少し、時間と計算能力を節約します。
VMの前身と比較して、コンテナインスタンスは起動が速く、最小限のフットプリントしか占めないため、開発者は一度に多くのインスタンスを実行できます。そのモジュール性により、コンテナはあらゆる環境へ移植可能であり、リリース版が準備でき次第本番環境で実行できます。コンテナに障害が発生した場合、システムはそれを強制終了し、他のコンテナを作成できます。
コンテナ化されたアプリケーションとは？
ラッパーは、個々のモジュール化された実行可能ソフトウェアパッケージとして、コンテナ内のソフトウェアアプリケーションをカプセル化します。設定ファイルや動作に必要なオペレーティングシステム上のあらゆる要素を備えたコンテナ化アプリケーションは、ソフトウェアの独立した断片であり、コンテナ内で動作することに満足し、他のオペレーティングシステム上で実行され、ハードウェアコンピュータのカーネルから必要なものをすべて取得します。Docker エンジンなどのオープンソースのランタイムエンジンは、ホストコンピュータのオペレーティングシステムにインストールされます。コンテナは他のコンテナとオペレーティングシステムを共有するため、単一マシン上で多数のコンテナを効率的に実行できます。
コンテナ化されたアプリケーションは、悪意のあるコードによる感染リスクを大幅に低減します。あるコンテナに悪意のあるコードが存在しても、コンテナ外に拡散して他のコンテナを感染させることはできません。開発者またはシステムが感染したコンテナを終了させれば、プロセスは中断なく継続されます。コンテナはあらゆるOSやインフラ上で動作します。開発者はアプリケーションを一度コーディングするだけで済み、別のシステムに合わせて再構築する必要はありません。どのアプリケーションでも同じコーディング環境とツールセットを使用できます。
クラウドネイティブコンテナはシステム間で容易に分散され、必要に応じてスケールアップ/ダウンが可能です。ソフトウェアコンテナ内で動作する個別の マイクロサービス として最初から構築された新しいクラウドネイティブアプリケーションにより、複雑なアプリケーションをサービスに分割することが可能になります。コンテナ内の各サービスはメンテナンスが容易で、その出所も明確です。
クラウドネイティブアプリケーション開発におけるコンテナ化の役割とは？
クラウド内のコンテナ内でアプリケーションを構築することは、クラウドで生まれ、クラウドのために作られたアプリケーションを作成する最も効率的な方法です。ほとんどのアプリケーションは、まさにこの方法でクラウド上で開発、管理、実行されています。
組織は、クラウド上で高度にスケーラブルなアプリケーションを構築し、変化する顧客の需要を満たすために新機能を容易に更新できるという利点を得ます。コンテナ内のアプリケーションは、クラウドインフラストラクチャ上で実行される開発をネイティブにサポートします。クラウドは、数千もの新しいコンテナを瞬時にスケールアップできる能力により、サービス提供を維持しながらアプリケーションへのリアルタイム変更をサポートします。開発者はブラウザツールを使用して新しいアプリケーションをコーディングし、それぞれの目的ごとにマルチクラウド上のハイブリッドリソースでクラウドワークロードを立ち上げることができる。
クラウドネイティブアーキテクチャは、俊敏性を実現するオープンソースソフトウェアを使用して、コンテナ化されたアプリケーションをマイクロサービス、スライス、あるいはかつての巨大なモノリシックアプリケーションの一部として実行する。コンテナとマイクロサービスは、クラウドインフラストラクチャ、DevOpsアプローチ、そして継続的ソフトウェアデリバリーモデルと連携します。
クラウドネイティブアプリケーション開発におけるコンテナ化の5つの利点
コンテナ化により、可用性とスケーラビリティが容易かつエラーなく実現されます。クラウドコンピューティングのユーティリティモデルを活用することで、組織は、追加の容量を購入せずに、現在のニーズに合わせてコンテナを増設または縮小できます。コンテナは、クラウドと連携して負荷分散を行い、ネットワークトラフィックの急激な増加を吸収することで、回復力を実現します。
- クラウドネイティブなコンテナ化されたアプリケーションは、あらゆるクラウド環境へ移植可能です。組織はコンテナをネットワーク経由で他のデータセンターに移行でき、世界中の開発者が同一アプリケーションをコーディングできます。
- コンテナはフットプリントが小さいため、小規模なサーバーファームでもコンパクトなデータセンターでより多くのアプリケーションを実行できます。
- コンテナはレガシーハードウェアの寿命を延長します。数十年前から使用されている軍用機は、コンテナ化されたアプリケーションを採用することで、時代遅れの技術が復活した例です。
- コンテナは互いに独立して動作するため、障害が発生した場合、システムはそのコンテナを隔離して強制終了でき、コンテナクラスタをクリーンな状態に保ちます。
- 開発者とベンダーはアプリケーションを市場に迅速に投入でき、コンテナによるアプリケーション開発の加速化を行わない競合他社に対して優位性を獲得します。
アプリケーションコンテナのモジュール性と互換性により、同一アプリケーションをグローバルデータセンターに容易に展開できます。コンテナは分離され自立しているため、あらゆるオペレーティングシステムに接続して動作します。コンテナを実行するためにサーバーOSを特別に構成する必要がないため、組織は時間を節約できます。
CNAPPマーケットガイド結論
コンテナ化は、クラウドにおけるアプリケーション開発の手法です。アプリケーションをコンテナ化することで、セキュリティと開発の容易さを確保します。コンテナはアプリケーションインスタンスを独立したコンテナに分離することで、クラウドネイティブアプリケーション開発の速度と安全性を向上させます。開発者はグローバルにコンテナ化されたアプリケーションに取り組むことができ、コスト削減と市場投入までの時間短縮を実現します。コンテナ化は、クラウドネイティブアプリケーションの開発、管理、デプロイメントにおける標準化され再現可能なアプローチです。
FAQs
コンテナとは、アプリケーションの実行に必要なすべての要素を備えた仮想パッケージまたはラッパーです。これは、コンテナの前身である仮想マシンを模倣した小さなサンドボックス環境のようなものです。コンテナは、アプリケーションが実行される特定のタスクをサポートするのに十分な最小限のオペレーティングシステム上で、ソフトウェアの小さなインスタンスを実行します。
Kubernetes は Google が提供するコンテナランタイムであり、アプリケーションコンテナのデプロイを自動化します。これにより、本番環境のクラウドワークロード向けコンテナクラスタの管理とスケーリングが容易かつ効率的に行えます。
Dockerは、開発者や管理者がアプリケーションを構築・デプロイするためのランタイムエンジンを備えたアプリケーションコンテナツールです。Dockerを使用すると、標準化された方法でアプリケーションの依存関係をすべて含むアプリケーションテンプレートを簡単に作成できます。
DevOpsは、開発と運用を統合するソフトウェア開発手法であり、アプリケーションを本番環境に対応させ、迅速に進化させることを目的としています。DevOpsはコンテナ化を活用します。