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Docker

Docker の設定と動作確認

Docker を使って、サーバー環境の移動を試してみます。
今回は実ハードウェアを複数用意する代わりに以下の環境を使用して作業を行いました。

  • Mac mini Late 2012
    プロセッサ 2.5 GHz Intel Core i5
    メモリ 4 GB 1600 MHz DDR3
    ソフトウェア OS X 10.9.3(13D65)

  • VMware Fusion
    バージョン 6.0.3 (1747349)

1 CentOS VM の用意(所要時間約 20分)

VM を作成し、CentOS 6.5 (64bit) をインストールDVDからインストールします。

VM の設定
プロセッサコア 1
メモリ 1024M
ネットワークアダプタ ブリッジ自動検出
ハードディスク 20G

CentOS のインストーラーでほぼ全て default の Workstation 向けパッケージをインストール。

2 Docker のインストール(所要時間約 2分)

用意出来た VM上の CentOS にログインし、Docker をインストールします。
Docker 公式 web ページの
Red Hat Enterprise Linux へのインストール手順
http://docs.docker.io/installation/rhel/
に従います。

Extra Packages for Enterprise Linux (EPEL) リポジトリの追加

$ sudo yum -y install http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/x86_64/epel-release-6-8.noarch.rpm

docker-io パッケージのインストール

$ sudo yum install docker-io
--- 中略 ---
Installed:
  docker-io.x86_64 0:0.11.1-4.el6                                               

Dependency Installed:
  libcgroup.x86_64 0:0.40.rc1-5.el6_5.1         lxc.x86_64 0:0.9.0-2.el6        
  lxc-libs.x86_64 0:0.9.0-2.el6                

Complete!

docker のベースになっている lxc 関連ファイルが依存関係を満たすため同時にインストールされます。

Docker デーモンの起動

$ sudo service docker start

マシン起動時の Docker デーモン自動起動設定

$ sudo chkconfig docker on

インストールが完了したら docker の情報を確認します。

$ sudo docker info
[sudo] password for beat: 
Containers: 0
Images: 0
Storage Driver: devicemapper
 Pool Name: docker-253:0-797918-pool
 Data file: /var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/data
 Metadata file: /var/lib/docker/devicemapper/devicemapper/metadata
 Data Space Used: 2195.8 Mb
 Data Space Total: 102400.0 Mb
 Metadata Space Used: 0.7 Mb
 Metadata Space Total: 2048.0 Mb
Execution Driver: lxc-0.9.0
Kernel Version: 2.6.32-431.17.1.el6.x86_64

まだインストール直後なのでコンテナもイメージも 0、
関連ファイルは /var/lib/docker/ の下に入ります。

3 ベースイメージの取得 (所用時間約 5分)

docker pull コマンドで Django を動作させるサーバーの元になる CentOS のイメージを Docker 公式リポジトリから取得します。

$ sudo docker pull centos

取得した CentOS ベースイメージを確認します。

$ sudo docker images
[sudo] password for beat: 
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
centos              centos6          0b443ba03958        5 weeks ago         297.6 MB
centos              latest              0b443ba03958        5 weeks ago         297.6 MB
centos              6.4                 539c0211cd76        14 months ago       300.6 MB

二つのイメージがダウンロードされました。
最新版には centos6 と latest 二つのタグが付けられているためリストには三つ見えていますが、実体は二つです。
最新版の方のイメージを、シェルが立ち上がり作業できる設定で起動します。
この時 Django の default 使用ポート 8000 をフォワードしておきます。

$ sudo docker run -i -t -p :8000 centos:centos6 bash 
bash-4.1#

docker image の公式リポジトリは海外のサーバーにあるため、ネットワークの状況や取得するイメージによっては
取得に時間のかかることがあります。

4 Django 依存パッケージのインストール (所要時間約 2分)

コンテナの shell でインストールを行います。
まず setuptools をインストール

bash-4.1# yum install python-setuptools

easey_install で pip をインストール

bash-4.1# easy_install pip

5 Django のインストールと動作確認(所用時間約 3分)

pip で Django をインストールします。

bash-4.1# pip install django

コンテナのインタフェースのIPアドレスを確認します。
以下の例ではコンテナ内で確認していますが、docker ps でコンテナIDを確認し
docker inspect コンテナID の出力の IPAddress で確認することもできます。

bash-4.1# /sbin/ifconfig 
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 92:C4:5C:74:DC:F3  
          inet addr:172.17.0.2  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
          inet6 addr: fe80::90c4:5cff:fe74:dcf3/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:3 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:238 (238.0 b)  TX bytes:328 (328.0 b)

lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
          inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b)

Django の最も簡単な動作確認を行います。

bash-4.1# cd /home/
bash-4.1# django-admin.py startproject mysite
bash-4.1# cd mysite
bash-4.1# python manage.py runserver 172.17.0.2:8000
Validating models...

0 errors found
May 26, 2014 - 11:30:12
Django version 1.6.5, using settings 'mysite.settings'
Starting development server at http://172.17.0.2:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

正常に起動したら VM の CentOS 上のwebブラウザで上記URLにアクセスします。
Django のデフォルトページが表示されたらOKです。

6 仮想環境のイメージ化(所用時間約 10分)

3 から 5 までの手順を行ったコンテナは bash を抜けると終了してしまい、同じイメージから再度起動しても加えた変更残っていません。
そこでベースイメージに加えた変更を再利用できるよう、コンテナからイメージを作成します。
docker ps コマンドで以前に使用したコンテナのリストを表示します。

$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                COMMAND                CREATED             STATUS                         PORTS               NAMES      
d17bf0933bfb        centos:centos6       bash                   About 10 minits ago   Exited (0) 10 seconds ago                       agitated_hypatia                
95aaa7e741df        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (1) 5 hours ago                             romantic_ptolemy         
47ee760a5dca        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             cranky_sinoussi          
4711136aef8a        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (1) 5 hours ago                             kickass_albattani        
5de34b44f509        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             sick_darwin              
7b8865d3587b        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             dreamy_einstein 

上記のような形式で、それまでに起動させたコンテナが表示されます。
今終了させたばかりのコンテナを確認し、docker commit コマンドで名前を付けてコンテナからイメージを作成します。

$ sudo docker commit d17bf0933bfb django-test

イメージが正常に作成されたか確認します。

$ sudo docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
django-test      latest              f7961339d47b        About 2 seconds ago   374.4 MB
centos              centos6          0b443ba03958        5 weeks ago            297.6 MB
centos              latest              0b443ba03958        5 weeks ago           297.6 MB
centos              6.4                 539c0211cd76        14 months ago        300.6 MB

作成したイメージを起動し、先ほど shell 上で加えた変更が利用可能のままになっていることを確認します。

$ sudo docker run -i -t -p :8000 django-test:latest bash
bash-4.1# cd /home/mysite
bash-4.1# python manage.py runserver 172.17.0.2:8000
Validating models...

0 errors found
May 26, 2014 - 11:30:12
Django version 1.6.5, using settings 'mysite.settings'
Starting development server at http://172.17.0.2:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

内部に変更が保存されており、ブラウザで Django にアクセス出来ることも確認できたら shell を抜けてコンテナを終了します。
このコンテナイメージを他の環境に移動できるよう export します。

$ sudo docker ps -a
[sudo] password for beat: 
CONTAINER ID        IMAGE                COMMAND                CREATED             STATUS                         PORTS               NAMES      
94cbb5bca398        django-test:latest   bash                   4 minutes ago       Exited (0) 12 seconds ago                          backstabbing_goldstine
d17bf0933bfb        centos:centos6       bash                   About an hour ago   Exited (0) About an hour ago                       agitated_hypatia                
95aaa7e741df        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (1) 5 hours ago                             romantic_ptolemy         
47ee760a5dca        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             cranky_sinoussi          
4711136aef8a        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (1) 5 hours ago                             kickass_albattani        
5de34b44f509        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             sick_darwin              
7b8865d3587b        centos:centos6       bash                   5 hours ago         Exited (0) 5 hours ago                             dreamy_einstein 

最後に起動したコンテナを export します。export 対象はコンテナIDか自動で付けられる識別名で指定します。

$ sudo docker export 94cbb5bca398 > django-test-export.tar
$ ls -alh django-test-export.tar 
-rw-rw-r--. 1 beat beat 362M  5月 26 21:07 2014 django-test-export.tar

export したイメージのサイズは django images で確認した django-test の VRTUAL SIZE より少し小さくなり、
362M になりました。

7 新たな VM の作成(所用時間約 20分)

コンテナイメージを移動して動作させる先の環境として、1 と同じ構成の VM を再度作成します。
docker によって動作するコンテナイメージの移動が可能であることを確認するための環境なので、
1 の VM をそのままコピーして利用することはせず、同じ手順で再度作成します。

8 Docker のインストール(所要時間約 3分)

2 の手順と同じ手順を行います。

9 仮想環境の再現(所用時間約 3分)

6 の手順で export して作成したアーカイブファイルを scp などで新たな VM 上にコピーし、
docker の import コマンドで import します。

$ sudo -s
# cat django-test-export.tar | docker import - beat:django-test
0698f1626b7a1e3946de1ec3a3abc38cba6ba91726676341208062e49216bac7

正しく import されたか確認します。

$ sudoo docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
beat              django-test         5df9c99c50ff        7 minutes ago       364 MB

10 移動したコンテナでの Django 動作確認(所要時間約 2分)

import したイメージを起動します。

$ sudo docker run -i -t -p 8000 beat:django-test bash
bash-4.1#
bash-4.1# cd /home/mysite
bash-4.1# python manage.py runserver 172.17.0.2:8000
Validating models...

0 errors found
May 26, 2014 - 13:11:59
Django version 1.6.5, using settings 'mysite.settings'
Starting development server at http://172.17.0.2:8000/
Quit the server with CONTROL-C.

VM 上の web ブラウザから 172.17.0.2:8000 へアクセスして Django ページの表示が確認できれば
移動は成功です。

時間から見た効果

今回の試行では、

  • Django サーバの動作するイメージを作成するのに要した時間(1〜5)
    計32分
  • イメージの移動先を用意して動作させるのに要した時間(7〜10)
    計28分

で同じサーバー環境を別途一から作るのよりわずかに効率化できた程度ですが、
実際のサービスに使用するようなサーバー環境を作成する場合には
3〜5 の仮想環境作成とサーバーアプリケーションのセットアップに今回の試行例より時間を要するはずです。
その部分を一度だけ行ってイメージ化すれば、7〜10 は今回の試行例と変わらない短時間で行えるため
サーバー環境設定の効率化に大きな効果が期待できます。

使ってみた感想

イメージとコンテナを別々に操作する概念と、コンテナ内へネットワークからアクセスする方法が
最初は分かりにくい感じがあるのですが、一旦把握できれば
仮想化したイメージの扱いは楽で作業時間も非常に短く済み、
有用に感じました。

Dockerfile

今回の試行例では 3〜5 の作業を shell から直接コマンドを入力して行っていますが、
Dockerfile という定義ファイルを作成してイメージを作成する方法もあります。
作業内容の記録と自動化のため Dockerfile を記述してイメージ作成を行う方が一般的です。
Dockerfile を作成したら docker build コマンドを実行するだけで

  • ベースイメージの取得
  • yum や apt などを使ったアプリケーションのインストール
  • git などを使ったソースコードやweb用静的コンテンツの取得・配置
  • イメージのネットワーク設定

などを一括して行うことができます。

コンテナのネットワーク

docker サービスを起動すると、コンテナ内との接続用にブリッジ docker0 が作られます。

$ /sbin/ifconfig docker0
docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 00:00:00:00:00:00  
          inet addr:172.17.42.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0
          inet6 addr: fe80::389f:86ff:feca:5735/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:54 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:38 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:9164 (8.9 KiB)  TX bytes:3427 (3.3 KiB)

このブリッジは iptables による IPマスカレードで外部ネットワークと接続します。
(ですから docker 起動中は iptables を停止してはいけません。)
コンテナを起動すると、veth**(OpenVZ由来の Virtual Ethernet Tunnel)も作られ、
コンテナ内部の eth0 と仮想的な組を作って接続されます。

vethKT14kb Link encap:Ethernet  HWaddr FE:92:46:C6:45:B1  
          inet6 addr: fe80::fc92:46ff:fec6:45b1/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:3 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:3 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:238 (238.0 b)  TX bytes:238 (238.0 b)

コンテナ内部からはこの veth**--docker0 経由で外部のネットワークへ出て行くことが出来ますが、
コンテナのネットワークへはホストLinux 上からしかアクセスできません。

ホストLinux の外部ネットワークからコンテナ上のサーバーへアクセス出来るようにするためには、
Redirect Ports
http://docs.docker.io/use/port_redirection/
に解説されているように、 docker run 時に行う port のリダイレクトに IPアドレスの設定も加え
外部から到達可能な IPアドレスへリダイレクトを行うか、
コンテナに追加の veth を加えてホストOSのネットワークインタフェースへの bridge を行う
Pipework: Software-Defined Networking for Linux Containers
https://github.com/jpetazzo/pipework
という shellscript のツールを使用します。

イメージの起動時に

$ sudo docker run -i -t -p 8000 beat:django-test bash

の代わりに

$ sudo docker run -i -t -p 192.168.0.161:80:8000 beat:django-test bash

とコンテナ内部の 8000 ポートをホストOS eth0 の IPアドレス 80番へリダイレクトして起動すれば、
コンテナ内部で起動した django (python manage.py runserver 172.17.0.2:8000)へは
192.168.0.161:80 へアクセスすることで同じネットワークに属している他のマシンからも
アクセス可能になります。

更新履歴

2014/06/13 Docker に関するページの階層整理

Satoshi OTSUKA

BC::labsへの質問は、bc9-dev @ googlegroups.com までお願い致します。
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Last-modified: 2014-06-13 (金) 12:44:20 (1258d)