## KubernetesとDockerとの違いについて解説

*近年のアプリ開発において、なくてはならない存在になっている「Kubernetes」と「Docker」。*

Kubernetesの読み方は諸説あり、「クバネテス」「クバネティス」「クーべネティス」という読み方が主に使われているようです。

KubernetesとDockerはどちらも仮想化・コンテナに関連する技術であり、使ったことはなくても聞いたことくらいならある方は多いと思います。この2つはどのように違うのでしょうか。

**一言でいうと、Dockerは「アプリケーションをコンテナに分離するためのツール」、Kubernetesは「コンテナを管理するツール、オーケストレーションツール」だと説明されることが多いです。**

しかし、この言葉は抽象的であり、正確に理解するには情報が不足しています。特にKubernetesを利用したことのない方の中には、

*「Dockerは使ったことあるけど、Kubernetesは何がメリットなのか分からない」*

*「チームでKubernetesを導入することになったが、どういった理由で導入されたのかよく分からなかった」*

というような疑問を抱いている方も少なくないでしょう。

**そこで本記事では、そもそもDockerとは何なのか、Kubernetesとは何なのか、それぞれがどうして必要になってきたのかを解説した上で、両者の違いについて分かりやすく解説します。**

コンテナ技術でより効率的にアプリ開発を行いたい方は、是非目を通していただけると幸いです。

【参考】：[Docker](https://www.docker.com/)

【参考】：[公式-Kubernetesとは何か？](https://kubernetes.io/ja/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/)

### そもそも仮想化・コンテナとは?

まず初めに、DockerとKubernetesを語る上で必須の知識「仮想化」「コンテナ」について改めて解説させてください。

**仮想化とは、アプリケーションが動作する環境を、1つのサーバ内に複数用意する技術のことです。**ある1台のサーバの中に複数のサーバを立ち上げ、アプリケーションを動かすことをイメージしてください。

仮想化を行うことで、サーバの余剰リソースが有効活用できる、物理サーバを用意する台数が減る、など様々なメリットを享受することができます。

**さらにその仮想化技術のうち、1つのサーバに立ち上がった複数サーバ間でOSを共有することができるものを「コンテナ」と呼びます。**複数サーバを立ち上げる環境そのものを「コンテナ」と呼ぶこともあります。

従来の仮想化では、仮想サーバはそれぞれ独立したOSの上で起動していました。複数のOSが存在することは、それぞれに起動時間がかかることや、サーバリソースが無駄になるという問題点を抱えていました。

それを解決したのがコンテナ技術です。コンテナエンジンがホストOS(=物理サーバのOS)とOS共有しつつ複数のアプリを動かせるため、より高速かつ軽量にアプリケーションを起動することができるようになりました。

仮想化と比較した際に、他にもコンテナ化にはメリットがあります。

*・プラットフォーム(Windows/Mac/Linux)によらず、誰でも同じ環境が作れる*

*・作成した環境を配布しやすい*

*・スクラップ＆ビルドが容易にできる*

ここまでで、コンテナのメリットをお話ししてきました。しかし、アプリケーションをコンテナ化した上で実行するには、少し長い道のりが必要です。

具体的には、下記のような作業が必要です。手間がかかりますが、それぞれの作業でコマンドを何回も実行しなければなりません。

*・コマンドやライブラリの取得*

*・ファイルシステム空間の分離*

**このコンテナ作成の手間を省くため、コンテナ作成に関わる作業を1つのコマンドラインツールとしてまとめてくれたのが「Docker」です。**これにより、コンテナ環境を簡単に構築することができるようになりました。

また、コンテナの実行に必要なパッケージ等をまとめたものを「イメージ」と呼びます。このイメージは「Docker Hub」という共有プラットフォーム上でオンライン共有することが可能です。**Docker  Hubを利用することで、優秀な開発者が作った使い勝手の良いイメージをすぐ再利用できるようになりました。**

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### Dockerをさらに便利にするDocker-Compose

Dockerによってコンテナ作成は格段に簡単になりました。それでもコンテナ1つにつきそれぞれ「docker build」と「docker run」のコマンドを実行する必要があります。

*実際の開発現場では、データベースサーバ用のコンテナやアプリケーションサーバ用、ファイルサーバ用のコンテナが複数立っていることも珍しくありません。*ローカル環境開発のために、都度コンテナの数✖︎2のコマンドを実行するのは避けたいところです。

そこで利用すると良いのが「Docker-Compose」コマンドです。開発に必要なコンテナの内容を記載したDockerfileと、それぞれのコンテナの起動設定を記載したdocker-compose.ymlファイルを予め用意してください。**その後「docker-compose up」コマンドを叩くだけで、複数コンテナを起動することができます。**

**DockerやDocker-Composeのコマンドによって、複数のコンテナをたった1コマンドで立ち上げることができるようになりました。**仮想化技術がなく、複数アプリの起動に物理サーバが複数必要だった時代から考えると、随分便利になったように思えます。

ただ、Dockerを用いてもアプリの実運用においては課題が残ります。課題の具体例を下記に挙げます。

*昨今の大規模アプリ開発では、ディザスタリカバリ（以下、DR）のためにサーバが複数用意されることが当たり前となってきています。*DRとは、災害でサーバがダウンした際にユーザがサービスを利用できなくなるのを防ぐ考え方のことです。

DRにおいては、予め同じ用途のサーバを複数用意しておき、メインサーバが天災等の要因でダウンしてしまった場合に、サブとなるサーバを起動しリクエストがそちらに流れるように管理します。

*これをコンテナで実現しようとした際、DockerのみではサブとなるコンテナをDockerコマンドを叩いて再起動し、ネットワークに繋げる...など手動による運用が発生します。*これも自動化したいところです。

そこで登場するのがKubernetesです。**Kubernetesでは専用のYAMLファイルを記述することによって、負荷分散やフェイルオーバーなどコンテナの実運用に必要なさまざまな機能を提供してくれます。**具体的には下記です。

*・サービスディスカバリーと負荷分散* 

Kubernetesは、複数のコンテナに対して独自のDNSやIPアドレスを設定できます。リクエストが多い場合はそれぞれのコンテナにトラフィックを振り分けることができます。

*・ストレージ オーケストレーション*

ローカルのストレージをはじめとして、各種パブリッククラウドが提供するファイルストレージサービスにコンテナをマウントさせることができます。

*・自動化されたロールアウトとロールバック*

Kubernetesにおけるロールアウトとは、コンテナが取り込むイメージの更新を指します。コンテナの新規作成やバージョンアップによる更新、削除も含めて、サービスを止めることなく自動的に実施することができます。

離散数学に「ビンパッキング問題」という考え方があります。「与えられた荷物をどのように箱に詰めれば、必要な箱の数が最小化できるか」という離散数学を大元とする問題のことです。

これをITインフラに置き換えると、「CPUやメモリといったリソースを限られた物理サーバ内でどのように配置するのが最適化か」を考えることに他なりません。Kubernetesの自動ビンパッキングではこれを考慮し、自動的に最適なリソース配置を実現してくれます。

アプリケーションの実運用では、コンテナ上で動いているサーバに対して「生存しているか」を確認する簡単な通信を定期的に送ることがあります。これを「ヘルスチェック」と呼びます。

ヘルスチェックがOKにならないコンテナは復旧作業が必要になりますが、Kubernetesはこの作業を自動化してくれます。処理が失敗したコンテナに対しては、再起動を行ってくれます。

Dockerは、本来Linux上でコンテナ作成に必要となる準備をいくつかのコマンドにまとめたものです。Kubernetesはコンテナの数が増えてきた際に運用を楽にするツールで、フェイルオーバーを自動化したり、リソース配分の最適化が行えます。

Dockerはコンテナ化を簡単にするためのツールであり、作成したコンテナ環境を再配布できるようにもなっています。

Kubernetesは扱うコンテナが増えた際に出てくるフェイルオーバーやリソース配分などの課題を解決してくれるツールです。

DockerとKubernetesはどちらが優れているというものではなく、合わせて使うことで最大限に効果を発揮します。

コンテナ化を楽に！KubernetesとDockerの違いを解説

## 初心者でも分かるDockerコンテナ

エンジニアの皆さんは、Dockerやコンテナという言葉を耳にしたことがあるでしょう。仮想化の一種であることは分かっても、なかなかイメージがつかみづらく、理解が難しく思えますが、実は意外にシンプルな概念です。

ここでは、**Dockerコンテナに照準を当て、エンジニアの皆さんにぜひ知ってほしいことを中心に分かりやすく解説**をしますので、ぜひ最後まで読んでください。

【参考】：[ホーム-Docker](https://www.docker.com/)

皆さんは「コンテナ」と聞くと、何をイメージしますか？物流のコンテナをイメージする人も少なくないでしょう。確かに「コンテナ」は物流の世界ではよく利用されています。行き先ごとにコンテナに荷物をまとめ、コンテナ単位で船や列車、トラックにそのまま積み、目的地に運べます。

そのため、物流途上での積み替えや振り分けなど、無駄な作業が省け、効率的な物流を実現できます。Amazonはこのコンテナ物流を利用したことで今の地位を築いたとも言われています。

このように**物流業界では「コンテナ」による物流革命が起きましたが、ITの世界でも「コンテナ」が1つの革命を起こした**のです。それが「Dockerコンテナ」です。イメージとしては、次のような関係になります。

　　　　　　　　　　　　　　　*【コンテナA】【コンテナB】*

　　　　　　　　　　　　　　　　　　  *【Doker】*

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 *【OS】*

　　　　　　　　　　　　　　　　　　*【サーバー】*

### コンテナとはユーザー空間のこと

先ほどのイメージをより分かりやすく説明すると、サーバーにはOSがあり、さらにOSとコンテナを動かすためにDocker（エンジン）があります。コンテナはユーザー空間と呼んでも構いません。通常、*ユーザー空間は1つのOSに対して1つですが、Dockerではユーザー空間をコンテナとして複数設けることが可能*です。

**コンテナの中身はアプリケーションとミドルウェア、OSの一部（ライブラリーなど）**です。コンテナはOSのカーネルを利用して、それぞれが独立して動きます。

### Dockerコンテナ環境と仮想マシン環境との違い

ここまでの説明で、多くの方は「ただの仮想環境と何が違うのか？」と思われたかもしれません。確かに仮想マシンを実現する「ハイパーバイザー」と「Docker」の機能は似ているように思いますが、実は次の点で大きく異なっています。

*「仮想マシン環境」では「ハイパーバイザー」の下に「ゲストOS」を立て、その下でアプリケーションが動きます。*つまり、仮想マシンはOSそのものの仮想化です。ハイパーバイザーの詳細については後述します。

一方の「コンテナ型仮想環境」では、「ハイパーバイザー」と同じ位置に「Docker」があり、その下に「コンテナ」が複数あります。「コンテナ」にはOSライブラリー、ミドルウェア、アプリケーションが搭載されていると説明しましたが、Dockerの仮想化対象はコンテナです。

「仮想マシン環境」では必ず「ゲストOS」が必要ですが、**「コンテナ環境」ではアプリケーションを動かす際にサーバーOSのカーネル部分を、カーネル以外の部分はコンテナ自体のOSライブラリーを利用するため、ゲストOSを必要としません。**

上記の説明で簡単に紹介したハイパーバイザーについて、ここで詳しく解説します。**ハイパーバイザーとは、物理サーバー上に仮想環境を構築するためのソフトウェアのこと**です。

ハイパーバイザーには、ホストOSにインストールして使うホスト型ハイパーバイザーと、ホストOSにインストールしないネイティブ型ハイパーバイザーの2種類があります。

ホスト型ハイパーバイザーはOS上でソフトウェアとして稼働することで、OSの上でいくつもの仮想環境を動作させることができます。ホスト型ハイパーバイザーにはVMware Workstation Player・VMware Fusionなどがあります。

一方ネイティブ型ハイパーバイザーは、ハードウェア上で直接プログラムを稼働することで仮想環境を構築します。ネイティブ型ハイパーバイザーにはVMware vSphere・KVMなどがあります。

【参考】：[VMware Workstation Player のダウンロード | VMware | JP](https://www.vmware.com/jp/products/workstation-player/workstation-player-evaluation.html)

【参考】：[KVM](https://www.linux-kvm.org/page/Main_Page)

コンテナ型の仮想化技術はさまざまあります。LinuxベースのOpenVZなどもコンテナ型仮想化の1つです。そうした**コンテナ型仮想化技術を用いたサービスの中で、最も利用されているのがDocker**です。

*Dockerは、2013年にDocker社からリリースされ、Windows、Linux、Macなどのさまざまな環境で動作できる*点が特徴です。

またDockerにはKubernetes（クベルネテス）やDockerUIなどのGUI管理ツールを用いて、コンテナ管理や自動化が行えるメリットがあります。

現在、Dockerはクラウドの3大サービスであるAWS、Azure、GCPでも対応が進められています。

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## Dockerコンテナの利用メリット

コンテナ型仮想化技術を用いたDockerを利用すると、どんなメリットがあるのでしょうか？メリットを確認することで、Dockerに対する理解をさらに深めましょう。 

### 起動までの時間を大きく短縮できる

一般的な仮想サーバーでは、ゲストOS単位で仮想サーバーが生成されるため、OSの起動から利用可能な状態になるまで分単位の時間を要しますが、**コンテナ型仮想化では、コンテナ起動に掛かる時間は数秒程度です。**この身軽さ、素早さは大きな利点です。

*開発したシステムを動かすためには、同一環境を別のマシンで準備*しなければなりません。同一環境の構築の手間、環境確認や環境テストなど、多くの手順が必要です。しかし、**Dockerは環境が丸ごと提供されるため、少ない手順でスピーディーに同じ環境を再現**できます。

### Dockerイメージの配布により開発環境構築の時間が短縮できる

作成した*Dockerイメージはパッケージとして配布*できます。これにより、システム開発などで別のアプリケーションを動かす際にも、**Dockerイメージを利用すれば同一環境となり、環境のずれを防止できます。**Dockerイメージは開発環境を準備する時間の短縮にもおすすめです。

### ハードウェアリソースを削減できる

コンテナ自体は、アプリケーションの実行に必要なものだけに限定され、またホストOSのカーネル部分だけを使用するため、**無駄がなくパフォーマンスが向上し、リソースの削減も実現**します。

Dockerの特徴としてはコンテナ共有化サービスの『Docker Hub』があります。**『Docker Hub』を通じて世界中の開発者の成果物が共有**できます。これによって、よりレベルの高い優れたイメージを効果的、効率的に活用できます。

また、『Docker Hub』ではWebサイト構築に利用するWordPressやPHP、MySQLなどの環境がコンテナイメージとして提供されていますので、これらを利用してローカルに簡単にコンテナ環境を作成することも可能です。

【参考】：[Docker Hub Container Image Library | App Containerization](https://hub.docker.com/)

### インフラ調達は後回しにできる

一般的なシステム開発では、サーバーなどのインフラ環境を先に整えますが、Dockerコンテナでは、まずはアプリケーション作りから始めて問題がありません。アプリケーション開発が進んだところで、**コンテナ単位で本番環境に乗せればよいので、システムエンジニアはインフラを気にせず開発に専念**できます。

ロールバックの時間が速く簡単なことも、Dockerのメリットの1つです。ロールバックとは、日本語で「後退」「巻き戻し」という意味で、PCの状態を指定したところまで戻すことを言います。

開発やテストを行う上で、バージョンアップや処理を繰り返すことは多いです。そのため、バージョンアップする前や処理を実行する前の状態に戻すのに時間がかかると、作業効率が悪くなります。

ロールバックが速く簡単なことは開発・テスト作業を行う上で重要です。**Dockerコンテナは状態の差分を保存するため、ロールバックの時間が速く簡単なのがメリット**です。

良いことだらけに見えるDockerコンテナですが、デメリットもあり、必ずしもオールマイティではありません。そのため利用する際には、デメリットを意識し、対策が必要な場合があります。以下、**Dockerコンテナのデメリットを挙げますので、メリットと同様に認識しましょう。**

**Dockerコンテナは1つのOSに依存するため、OSの自由度はありません。**コンテナはホストOSのカーネルを使って動作します。したがってWindowsOS上で直接Linuxコンテナは動作させられません。同一マシン上で異なるOSを動作させるにはホスト型の仮想マシン環境が必要です。

コンテナはホストOSへの依存度が高く、個別にOSを立てるホスト型の仮想マシンと比較して、OSとの分離レベルが低いというデメリットがあります。**OSの脆弱性などに対する外部からの攻撃に対しては、すべてのコンテナが危険にさらされるため、細かいケアや対策が求められます。**

### Dockerファイルを作成するための知識が必要

**Dockerコンテナは便利なシステムである一方、使いこなすのが難しい**と感じることがあります。Dockerコンテナは使用する容量を少なく効率化するため、独自のファイルシステムを使用しています。このファイルシステムを理解するのが難しいと感じる場合があります。

## Dockerコンテナに関する疑問を解消

Dockerコンテナに関して、ある程度理解は進んだでしょうか？ここでは、**Dockerコンテナに関するよくある疑問について解説します。**

### Dockerコンテナの製品やサービス

Dockerコンテナを実際に製品やサービスとして提供しているものには何があるのか紹介します。

*▪Docker Hub*
**Docker Hubは、開発者が作成したコンテナをWeb上に公開・共有できるサービス**です。公開されているコンテナはダウンロード可能で、他人が作成したコンテナを利用してローカルにコンテナ環境を作成することもできます。

なお、2019年にDocker Store・Docker CloudはDocker Hubに統合されました。

【参考】：[DockerHub-Docker](https://www.docker.com/products/docker-hub/)

*▪AWS Fargate*
AWS Fargateとは、**「Amazon ECS（Elastic Container Service）」および「Amazon EKS（Elastic Kubernetes Service）」 で動作する、コンテナ実行環境**です。

コンテナ向けのサーバーを意識せずに利用できるクラウドサービスです。Googleの「Google Cloud Run」、Azureの「Azure Container Instances」なども同様のサービスです。

【参考】：[AWS Fargate（サーバーやクラスターの管理が不要なコンテナの使用）| AWS](https://aws.amazon.com/jp/fargate/)

*▪Docker Desktop*
**パソコンなどのローカル環境で簡単にDockerコンテナの開発環境を構築、導入できるソフト**です。WindowsやMacなどのOSに対応しています。個人向けプランは無償ですが、企業向けプランは有料化されています。

【参考】：[Docker Desktop - Docker](https://www.docker.com/products/docker-desktop/)

エンジニア必見！ Docker Desktop有料化の影響と対策

### Dockerのインストールと実行方法

Dockerは皆さんのパソコンにインストールをして実際に試すことができます。**インストールは『Docker Hub』から入手**します。以下のサイトでインストール、実行方法などを確認してください。

【参照】[Docker Desktop](https://docs.docker.jp/desktop/toc.html)

**パソコンにインストールしたDockerを利用するには、コマンドを用います。**Windowsであれば、コマンドラインを開いて、直接コマンドを打ち込みます。よく使うコマンドの例を挙げます。

*>docker version*
インストールされているDocker Engineのバージョン情報を確認します。

*>docker ps*
動作中のコンテナ一覧を表示します。

*>docker ps -a*
停止中のコンテナも含めて全てのコンテナを一覧表示します。

*>docker images*
現在取得済みのDockerイメージの一覧を表示します。イメージは主に「Docker Hub」から取得できます。

*>docker pull [イメージID]*
イメージをローカルに取得する際に使うコマンドです。

*>docker create --name [コンテナID] [イメージID]*
取得したイメージからコンテナ作成を行うコマンドです。 

*>docker start  [コンテナID]*
コンテナを実行するコマンドです。

*>docker stop [コンテナID] *
コンテナを停止するコマンドです。

*>docker cp*
コンテナのコピー、ファイル転送するコマンドです。

いかがですか？すでにDockerイメージがあれば、以上のコマンドだけでDockerコンテナのイメージを取得し、コンテナの作成と実行ができます。

## Dockerコンテナは必ず押さえておくべき技術

仮想化技術には、大きく分けるとOSの仮想化とコンテナ（ユーザー空間）の仮想化があります。ここではコンテナ仮想化のDockerについて採り上げ、その概念やメリット、デメリットなどを解説します。Dockerはエンジニアには必須技術ですので、ぜひ学んでください。

Dockerは、Docker社が提供するコンテナを仮想化するコンテナ型仮想環境実現ツール

従来型のホスト型仮想環境と異なり、コンテナ型仮想環境はゲストOSが不要である

Dockerイメージとはテンプレートであり、DockerコンテナとはDockerイメージを実行してできる仮想実行環境である

エンジニア初心者でも分かる！Dockerコンテナの超入門！

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