コンテナ化は、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。本ガイドでは、コンテナ化の利点として、可搬性、スケーラビリティ、リソース効率について解説します。
DockerやKubernetesなどの代表的なコンテナ化ツールと、それらがアプリケーションのデプロイや管理をどのように強化するかについて学びます。コンテナ化の理解は、現代のソフトウェア開発やクラウドコンピューティングに不可欠です。
コンテナ化の主な利点
コンテナは、複数のマシンに分散可能なコンテナクラスタ上で実行可能ファイルとして動作します。各コンテナは他のコンテナを模倣するモジュールとして機能します。開発者がエラーや悪意のある動作によりコンテナやクラスタ全体、または複数のクラスタを停止させる必要がある場合でも、多数の同一コンテナが残ります。管理者や開発者は、終了したコンテナを新たに多数立ち上げて置き換えることができます。これにより、ソフトウェア開発が迅速かつ安全になります。
アプリケーションをコンテナ化することで、未パッケージのアプリケーションを異なるオペレーティングシステムやプラットフォーム間で移動する際の問題やエラーが解消されます。すべてがコンテナ内にあるため、独立して実行できます。
コンテナ化技術とは？
分離とコンテナ化は従来からある概念であり、Dockerの登場以降、現代のアプリケーションコンテナに適用されています。Dockerは、基本的な開発者ツールや環境向けに設計されたオープンソースのコンテナエンジンおよびコンテナの標準です。汎用性の高いコンテナにより、この技術はコンテナの標準となりました。コンテナを中心に構築された新しい開発環境は、新しいアプリケーションを取り込み、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ています。
コンテナは、仮想マシン（VM）が対応できなかった方法でアプリケーションを仮想化する必要性から進化しました。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1台のコンピュータ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ものだけを仮想化し、クラウド間での可搬性や他のユースケースへの再利用性を実現します。
コンテナ内のアプリケーションは、オペレーティングシステムカーネルが動作するマシン上の基本インストール上で動作します。GUI、アプリケーション、ドライバを除いたオペレーティングシステムの中核部分がカーネルです。このアプローチにより、各アプリケーションごとにフルOSを実行する際のオーバーヘッドが削減されます。これにより、コンピュータサイクルが減り、時間と計算リソースを節約できます。
VMと比較して、コンテナインスタンスはより高速に起動し、最小限のフットプリントで済むため、開発者は同時により多くのコンテナを実行できます。モジュール構造により、コンテナはあらゆる環境に移植可能で、リリースバージョンが準備できた際に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、システムはそのコンテナを停止し、新たな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、ソフトウェアアプリケーションを個別のモジュール型実行可能ソフトウェアパッケージとしてコンテナ内にカプセル化します。設定ファイルや実行に必要なOSの要素をすべて含むことで、コンテナ化されたアプリケーションは分離されたソフトウェアの断片となり、他のOS上でも動作し、必要なものはハードウェアコンピュータ上のカーネルから取得します。
オープンソースのランタイムエンジン（例：Dockerエンジン）がホストコンピュータのOSにインストールされます。コンテナは他のコンテナとOSを共有するため、1台のマシンで多数のコンテナを高効率で実行できます。
コンテナ化されたアプリは、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。1つのコンテナ内で悪意のあるコードが発生しても、他のコンテナに拡散することはありません。開発者やシステムは感染したコンテナを停止し、プロセスは継続されます。コンテナはあらゆるOSやインフラで動作します。開発者はアプリケーションを一度だけコーディングすればよく、他のシステム向けに作り直す必要はありません。同じコーディング環境やツールセットをどのアプリケーションにも利用できます。
クラウドネイティブなコンテナは、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。最初から個別のマイクロサービスとしてソフトウェアコンテナ上で動作する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単位に分割できます。各サービスは独自のコンテナ内で容易に保守でき、その由来も明確です。
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？
クラウド内でコンテナ内にアプリケーションを構築することは、クラウド向けに生ま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、クラウド上で高いスケーラビリティを持つアプリケーションを構築し、顧客の需要変化に応じて新機能を容易に追加できます。コンテナ内のアプリは、クラウドインフラ上での開発をネイティブにサポートします。クラウドは、数千の新しいコンテナを即座にスケールアップできるため、サービス提供を維持しつつリアルタイムでアプリケーションを変更できます。開発者はブラウザツールを使って新しいアプリケーションをコーディングし、マルチクラウドのハイブリッドリソース上で各目的に応じたワークロードを立ち上げることができます。
クラウドネイティブアーキテクチャは、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やスライス、かつての大規模モノリシックアプリケーションの一部として、アジリティのためにオープンソースソフトウェアを活用して実行します。コンテナとマイクロサービスは、クラウドインフラ、DevOpsアプローチ、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
可用性とスケーラビリティは、コンテナを用いることで容易かつエラーなく実現できます。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利用することで、組織は必要に応じてコンテナを増減でき、不要な時に追加キャパシティを購入する必要がありません。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増にも対応できるため、レジリエンシーを実現します。
- クラウドネイティブなコンテナ化アプリは、あらゆるクラウド環境に移植可能です。組織はコンテナをネットワーク越しに他のデータセンターへ転送でき、世界中の開発者が同じ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多くのアプリケーションを集約したデータセンターで実行できます。
- コンテナはレガシーハードウェアの寿命を延ばします。数十年前の軍用航空機など、古い技術もコンテナ化アプリケーションの適用で再活用されています。
- コンテナは互いに独立して動作するため、障害発生時にはシステムが該当コンテナを分離・停止し、コンテナクラスタの健全性を維持できます。
- 開発者やベンダーは、コンテナを活用することでアプリケーションをより迅速に市場投入でき、コンテナを利用しない企業に対して競争優位性を得られます。
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、同じアプリケーションを世界中のデータセンターに容易にデプロイできます。コンテナは分離され自己完結しているため、どのオペレーティングシステムにも接続して動作可能です。組織は、コンテナを実行するためにサーバーOSを特別に設定する必要がないため、時間を節約できます。
CNAPPマーケットガイドまとめ
コンテナ化は、クラウドでアプリケーションを開発するためのアプローチです。アプリをコンテナ化することで、セキュリティと開発の容易さのために分離できます。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で分離することで、クラウドネイティブアプリケーション開発を迅速かつ安全にします。開発者は世界中でコンテナ化アプリに取り組むことができ、コスト削減と市場投入までの期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。
よくある質問
コンテナは、アプリケーションの実行に必要なすべてを含む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目的とする特定の作業をサポートするのに十分な、軽量なオペレーティングシステム上でソフトウェアの小規模なインスタンスを実行します。
KubernetesはGoogleによ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、本番クラウドワークロード向けのコンテナクラスタの管理とスケーリングを容易かつ効率的にします。
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、すべてのアプリケーション依存関係を含むアプリケーションテンプレートを標準化された方法で簡単に作成できます。
DevOpsは、開発と運用を統合し、アプリケーションが本番環境に対応し、迅速に進化できるようにするソフトウェア開発手法です。DevOpsではコンテナ化が利用されます。
