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なぜ開発用サーバーが必要なのか?
開発者にとって、開発用サーバーは本番環境に近い条件で動作を確認し、動作検証を行うために不可欠です。本セクションでは、開発環境におけるサーバーの重要性について詳しく解説します。
Webアプリの仕組みについておさらいしよう
Webアプリケーションは、クライアント・サーバーシステムとして成り立っています。この仕組みを理解することで、サーバー側の役割が見えてきます。Webサイトには大きく分けて2種類の構成があり、サーバーがどのように機能するのかを学ぶことが重要です。
Webサイトの構成とサーバーの役割
- 静的サイトと動的サイトの違い
- サーバー側で行われる処理の流れ
- クライアントとサーバー間の通信
動作検証にサーバーが必要となるタイミング
開発段階で本番環境に近い状態で検証を行うことが重要です。例えば、APIのレスポンス、データベースの接続、サーバー負荷のテストなどが必要です。このタイミングでサーバーを使って実際の動作を確認することが、エラーや不具合の早期発見につながります。
Linuxサーバーなら本番環境に近い検証が可能
多くの本番環境では、Linuxサーバーが利用されています。そのため、Linux環境での動作検証は、最終的なリリース前に不具合を減らすために不可欠です。
サーバーにLinuxが使われるのはなぜ?
Linuxはサーバーの定番オペレーティングシステムであり、その理由はその特徴にあります。このセクションでは、Linuxがサーバーに選ばれる理由を詳しく見ていきましょう。
Linuxの特徴にある強み
- オープンソース: 無料で利用可能、カスタマイズも自在
- 安定性: 長期間の稼働にも耐える信頼性
- セキュリティ: 多くの企業が採用する高いセキュリティ基準
- 高いパフォーマンス: 高負荷にも対応する性能
Linuxの豊富なディストリビューション
Linuxには様々なディストリビューション（OSの配布版）が存在し、サーバー用途に特化したディストリビューションも多くあります。これにより、用途に応じて最適な環境を選ぶことができます。
気軽にサーバー構築するなら「コンテナ」を使おう
従来のサーバー構築は手間がかかることがありましたが、最近ではコンテナ技術がその障壁を取り払っています。このセクションでは、コンテナの利点と、手軽にサーバー構築を行う方法を紹介します。
コンテナを使うメリット
- 軽量化: 必要最小限のリソースで動作
- 迅速なセットアップ: アプリケーションとその依存関係を簡単にまとめて構築
- 移植性: 異なる環境でも同じ動作が期待できる
Linuxサーバーを建てるにはさまざまな方法がある
伝統的な仮想マシン（VM）とコンテナ（Docker）の違いや、それぞれの利点を理解することが重要です。
手軽にサーバー構築するならコンテナが便利
コンテナを使用することで、従来の仮想マシンに比べてリソースを少なく、短期間でサーバー環境を構築できます。特にDockerを使用することで、開発用サーバーを手軽に立ち上げ、検証を繰り返すことが可能です。
Dockerのコンテナとは一体なにか?
コンテナは、アプリケーションとその依存関係を隔離された環境で実行する技術であり、近年非常に注目されています。このセクションでは、コンテナが何であるか、そしてその利点について解説します。
コンテナって何?
コンテナは、ホストOS上で隔離されたプロセスとして動作します。これにより、アプリケーションを他のアプリケーションやシステムに影響を与えることなく実行することが可能です。
- 隔離された環境: コンテナはホストOSのカーネルを共有しつつ、それぞれ独立したファイルシステムを持ちます。この特徴により、環境の整合性を保ちながら、軽量で高効率な運用ができます。
- コンテナ技術のデファクトスタンダード「Docker」: Dockerはコンテナ技術の中でも最も広く使用されているツールで、アプリケーションのパッケージング、展開、管理を簡単にします。Dockerは、開発から本番環境まで一貫した動作を提供します。
コンテナの仕組み
コンテナはどのように動作し、どのような構成で成り立っているのでしょうか。また、仮想マシンとどのように違うのかについても掘り下げていきます。
- コンテナを使う際の構成: コンテナは基本的に、アプリケーション、ライブラリ、依存関係、設定ファイルを一つのパッケージ（コンテナイメージ）としてまとめ、ホストOSで実行します。これにより、異なる環境での動作の一貫性が保たれます。
- コンテナと仮想マシンはどう違う?: 仮想マシン（VM）は完全なオペレーティングシステムを仮想化するのに対し、コンテナはホストOSのカーネルを共有します。これにより、コンテナは軽量で高速に動作し、リソース効率が向上します。
- Docker はLinuxで動かすもの: Dockerは主にLinuxで動作することを前提として設計されていますが、WindowsやMacでも仮想化技術を利用して動作します。Linux環境の特性に最適化されており、高速かつスケーラブルな環境を提供します。
コンテナのメリットとデメリット
コンテナ技術には多くの利点がありますが、完璧なものではありません。ここではそのメリットとデメリットについて解説します。
- コンテナが持つたくさんのメリット
- 軽量: 仮想マシンに比べて、コンテナはホストOSのカーネルを共有するため、リソースの消費が少なく、高速で起動します。
- ポータビリティ: コンテナは、開発環境から本番環境まで、どこでも同じように動作するため、環境に依存しない移植性を持っています。
- スケーラビリティ: コンテナは独立して動作するため、スケーリングが容易で、大規模なアプリケーションの運用にも適しています。
- コンテナにもデメリットはある
- セキュリティ: コンテナはホストOSのカーネルを共有するため、セキュリティの問題が発生する可能性があります。特に、コンテナ間でのアクセス制御が重要です。
- ストレージの管理: コンテナは一時的なストレージを使用するため、永続的なデータ管理には工夫が必要です。
コンテナを作るにはコンテナイメージが必要
コンテナを作成するためには、まずコンテナイメージが必要です。このイメージは、実行可能なコンテナのテンプレートとなります。
- コンテナは「コンテナイメージ」から作られる: コンテナイメージは、アプリケーション、ライブラリ、依存関係などが全て含まれた実行可能なパッケージです。Dockerfileという設定ファイルを基に、必要なソフトウェアをインストールし、コンテナイメージが作成されます。
- イメージを保管する場所 ~ レジストリ: 作成したイメージは、Docker Hubなどのレジストリに保存されます。これにより、どの環境からでも同じイメージを引き出してコンテナを立ち上げることができます。
- イメージのバージョンは「タグ」を見るとわかる: Dockerイメージにはタグが付けられており、これによりイメージのバージョンを管理できます。例えば、
nginx:1.19というタグは、nginxのバージョン1.19を指定していることを意味します。
コンテナのライフサイクルとは？
コンテナにはライフサイクルがあります。コンテナは一度作成されると、起動、停止、削除といった流れで管理されます。
- コンテナが生まれてから消えるまで: コンテナは、必要な時に作成され、役目を終えると削除されます。これにより、サーバーのリソースを無駄なく使うことができます。
- なぜコンテナは「作っては削除」するのか?: コンテナは本来一時的な実行環境として設計されており、アプリケーションのテストや開発の際に使用されることが多いです。コンテナを再利用せず、都度新しいコンテナを作成することで、環境の一貫性とクリーンな状態を保つことができます。
Dockerを使うための環境を構築する方法の解説
Dockerを効果的に使用するためには、まずそのアーキテクチャを理解し、インストールと設定を行う必要があります。このセクションでは、Dockerのインストール方法と環境構築の手順について説明します。
Dockerのアーキテクチャとは？
Dockerは、クライアント-サーバーシステムに基づいて動作します。コンテナを操作するためには、DockerクライアントとDockerサーバー（デーモン）が必要です。クライアントとサーバーは、同一マシンでも別マシンでも構成できます。
- Dockerはクライアント・サーバーシステム: クライアントはDockerコマンドを通じてサーバーにリクエストを送り、サーバーがコンテナを作成・管理します。これにより、分散システムでも一貫してコンテナ操作が可能です。
- クライアントとサーバーは別マシンになる?: はい、Dockerはリモートのサーバー上で実行することもでき、ローカルマシンとリモートマシン間でクライアントとサーバーが通信します。これにより、開発と本番環境を同じように構築できます。
Dockerを始めるには？
Dockerを始めるには、まず「Docker Desktop」をインストールしてセットアップするのが一番簡単です。Docker Desktopは、DockerをGUIで操作するためのツールで、初心者でも扱いやすいです。
- Docker を気軽に始められる「Docker Desktop」: Docker Desktopは、WindowsとMac向けに提供されている公式ツールで、コンテナの管理を簡単に行うことができます。
- Docker Desktopは有償?: 基本的には無償で利用できますが、企業で使用する場合や特定の機能を利用したい場合は、商用ライセンスが必要となることがあります。
- Docker Desktopの使用要件~Windowsの場合: Windows 10 ProまたはEnterpriseのバージョンで、Hyper-VとWSL 2が有効になっている必要があります。
- Docker Desktop の使用要件~Macの場合: macOS 10.14以上のバージョンが必要です。また、AppleシリコンMacでは、M1チップ以上の環境が必要となります。
- AppleシリコンMacでDockerを使うには注意が必要: Appleシリコン（M1、M2チップ）を搭載したMacでは、IntelベースのMacと異なる動作をする場合があるため、Dockerのバージョンや設定に注意が必要です。
Dockerのインストール方法~Windows編
Windows環境にDockerをインストールする際は、まずWSL 2を有効化する必要があります。これにより、LinuxベースのコンテナがWindowsで動作可能になります。
- WindowsではWSL2の有効化が必要: WSL（Windows Subsystem for Linux）2は、LinuxカーネルをWindows上で動作させるための機能です。これを有効にすることで、DockerはLinuxコンテナをWindows上で扱えるようになります。
- WSL2を有効にする: WSL2を有効にするためには、まずWindowsの機能で「Windows Subsystem for Linux」と「仮想マシンプラットフォーム」を有効にします。その後、Linuxディストリビューション（例：Ubuntu）をMicrosoft Storeからインストールします。
- Docker Desktop のインストール: WSL2を設定したら、Docker Desktopを公式サイトからダウンロードし、インストールします。インストール後、Docker Desktopを起動して、Dockerエンジンが正しく起動することを確認します。
- Docker Desktopを起動する: インストール後は、Docker Desktopを起動し、アイコンがタスクバーに表示されることを確認します。
- 拡張子が表示されていない場合は: インストール後にファイル拡張子が表示されない場合は、Windowsの設定で「拡張子を表示する」設定を行うと便利です。
Dockerのインストール方法~Mac編
MacでもDockerを簡単にインストールできますが、Windowsと同様に少し設定が必要です。
- Docker Desktop のインストール: Macの場合、公式サイトからDocker Desktopをダウンロードし、インストールします。インストール後は、通常通りアプリケーションからDocker Desktopを起動します。
- Docker Desktopを起動する: Docker Desktopを起動すると、アイコンがメニューバーに表示され、Dockerエンジンがバックグラウンドで動作を始めます。
- 拡張子が表示されていない場合は: Macの設定で「拡張子を表示する」オプションをオンにすることで、ファイル名の拡張子が見えるようになります。
Docker Desktopの使い方の解説
Docker Desktopでは、主に3つのタブがよく使用されます。それぞれのタブを使いこなすことで、効率的にコンテナを管理できます。
- Docker Desktopでよく使う3つのタブ
- 「Containers」タブ: ここでは、現在実行中のコンテナのリストを確認できます。また、コンテナの操作（起動・停止・削除など）もこのタブで行います。
- 「Images」タブ: 作成済みのDockerイメージを管理するためのタブです。新しいコンテナを作成する際に、イメージを選択することができます。
- 「Volumes」タブ: コンテナで使用されるデータボリュームを管理します。データを永続化したい場合や、バックアップを取りたい場合に使用します。
- Docker Desktopの設定を変更するには: Docker Desktopの設定を変更するには、設定メニュー（歯車アイコン）からアクセスし、リソースの割り当てやネットワーク設定を変更できます。
Dockerを使う際に知っておきたいコマンド操作を紹介
コマンドラインインターフェース（CLI）を使って、Dockerを操作するための基本的なコマンドを覚えておくと便利です。
- コマンド実行に使うCLIを起動する: Dockerを操作するためには、ターミナル（Macの場合）またはPowerShell（Windowsの場合）を使用します。
- カレントフォルダーを移動する:
cdコマンドを使って、作業したいディレクトリに移動します。 - カレントフォルダーにあるファイル名を表示する:
lsコマンドで、カレントディレクトリ内のファイルとディレクトリをリスト表示できます。 - 実行したコマンドの履歴を表示する:
historyコマンドで、以前に実行したコマンドの履歴を表示できます。 - 画面表示をクリアする:
clearコマンドを使って、ターミナルの画面をクリアにすることができます。
Dockerを使った仮想サーバー構築の実施方法解説
Dockerを使うことで、仮想サーバーの構築が簡単になります。Dockerはコンテナ型の仮想化を提供し、アプリケーションとその依存関係を一つのパッケージとして扱うことができます。以下は、その具体的な手順です。
Dockerでコンテナを作成するには
Dockerを使ってコンテナを作成するためには、コマンドを使って操作を行います。基本的なコマンドは、対象となるリソースと操作を指定して実行します。
- docker コマンドは「対象」と「操作」を指定して使うもの:
docker <操作> <対象>の形式でコマンドを実行します。例えば、コンテナを作成する場合はdocker runコマンドを使用します。 - docker コマンドでApacheのコンテナを作成してみよう:
docker run -d -p 80:80 --name apache-container httpdこれで、httpd（Apache HTTP Server）のコンテナがバックグラウンドで実行されます。-pはポートのバインドを指定し、-dはバックグラウンドで実行を意味します。 - もっと簡単にコンテナを作成するには: 事前に作成したDockerイメージを使うことで、コマンドを簡単にすることができます。
docker-composeを使うと、複数のコンテナを簡単に管理できます。
複数コンテナをラクに作れるDocker Compose
Docker Composeを使うと、複数のコンテナを一度に管理することができます。
- Docker Composeとは: 複数のコンテナを定義して一括で起動・停止できるツールです。YAMLファイルで設定を記述します。
- Docker Composeでは設定ファイル(YAML)が必要: 設定ファイルにコンテナの情報を記述します。これにより、構成や依存関係を簡単に管理できます。
- Docker Compose に必要なのはたったの3ステップ!:
- 設定ファイル（
docker-compose.yml）を作成 docker-composeコマンドでコンテナを起動- コンテナを停止・管理
- 設定ファイル（
Docker Compose で実際にコンテナを作ってみよう
実際にDocker Composeを使ってコンテナを作成する手順です。
- ステップ1 Apache コンテナの情報を整理する:
docker-compose.ymlファイルで、使用するApacheの設定を記述します。 - ステップ2 Docker Compose ファイルを作成する:
version: '3' services: apache: image: httpd ports: - "80:80" - ステップ3 コマンドを使ってコンテナを作成・実行する:
docker-compose up -dこれで、docker-compose.ymlで定義されたコンテナが起動します。 - コンテナを停止する:
docker-compose downこれで、Composeで作成したコンテナが停止します。 - 作成済みのコンテナを起動する:
docker-compose start
Docker Compose ファイルの書き方を理解しよう
Docker Composeファイル（docker-compose.yml）の記法を理解すると、設定がさらに簡単になります。
- YAMLの基本的な書き方: YAMLファイルはインデントが重要で、階層的に設定を記述します。
- Apache コンテナを作成した Docker Compose ファイル: 以下はApacheのコンテナ設定例です。
version: '3' services: apache: image: httpd ports: - "80:80" volumes: - ./html:/usr/local/apache2/htdocs/ - Docker Compose ファイルの主な項目:
- version: Composeファイルのバージョン
- services: コンテナの設定
- volumes: コンテナ内とホスト間のファイル共有
- ports: ホストとコンテナ間のポートマッピング
- 「services」の主な項目:
- image: 使用するDockerイメージ
- build: Dockerfileを使用してコンテナをビルド
- ports: ポートマッピング
- volumes: データの永続化
コンテナ内へファイルをコピーするには
コンテナ内にファイルをコピーする際は、docker cpコマンドを使用します。
- ファイルをコピーできるcpコマンド:
docker cp <ホストのファイルパス> <コンテナ名>:<コンテナ内のパス> - Apache コンテナとファイルをやりとりする:
docker cp ./index.html apache-container:/usr/local/apache2/htdocs/
コンテナを使い終わったら
コンテナを使い終わったら、削除することができます。
- コンテナの後始末ができるdown コマンド:
docker-compose down - コンテナを削除する:
docker rm <コンテナ名> - イメージも合わせて削除する:
docker rmi <イメージ名>
MariaDBコンテナを構築する
MariaDBをDockerで使いたい場合、コンテナでデータベースを作成できます。
- MariaDBとは: MySQLのフォークであり、高性能でスケーラブルなリレーショナルデータベースです。
- コンテナのパラメータの受け渡しに使える「環境変数」: データベースの設定には環境変数を使用します。
version: '3' services: db: image: mariadb environment: MYSQL_ROOT_PASSWORD: example
コンテナ内でコマンドを実行するには
コンテナ内でコマンドを実行するには、docker execを使います。
- コンテナ内でコマンド実行する方法:
docker exec -it <コンテナ名> /bin/bash
WordPress + MariaDBコンテナを構築する
WordPressとMariaDBを連携させて使用するための手順です。
- WordPress+ MariaDBのコンテナを作る: Docker Composeを使用して、両方のコンテナを一度にセットアップします。
コンテナ内のデータを残すには
コンテナのデータを永続化するためには、ボリュームやバインドマウントを使用します。
- 永続化する方法:
- ボリューム: データの永続化に使用されるDockerオブジェクト。
- バインドマウント: ホスト側のディレクトリをコンテナにマウントします。
Flaskコンテナを構築する
Flaskを使ったWebアプリケーションをコンテナで実行する方法です。
- Dockerfileを作成する: FlaskのPythonプログラムをコンテナ内で実行するための設定を行います。
コンテナのネットワーク
コンテナはネットワークを使って通信します。
- Dockerでは3つのネットワークがデフォルトで作られる: bridge、host、none。
- ポートフォワーディングでよく起きるエラー: コンテナのポートがホストと適切にマッピングされていない場合、エラーが発生することがあります。
すぐに使えるDocker設定ファイル集
Dockerを活用して、さまざまな開発環境を迅速に立ち上げるための設定ファイル集です。コンテナを作成し、実行してみる方法を順を追って解説します。
Debianコンテナ
Debianとは
Debianは、安定性とセキュリティが特徴のLinuxディストリビューションで、サーバー環境でよく使用されます。
使用するイメージと設定ファイル
Debianコンテナを作成するために必要な基本的な設定ファイルを紹介します。
コンテナの作成docker pull debian コマンドを使って、Debianの基本イメージを取得し、コンテナを作成します。
Debianコンテナ内でコマンドを実行してみよう
コンテナ内での基本的な操作方法を学びます。例えば、apt update や apt install などのコマンドを使って、必要なパッケージをインストールします。
Debianコンテナ内でディレクトリ構成を確認してみようls コマンドや cd コマンドを使って、Debianコンテナ内のディレクトリ構成を確認し、ファイル操作を行ってみましょう。
Ubuntuコンテナ
Ubuntuとは
Ubuntuは、使いやすさと最新技術が魅力のディストリビューションで、特にデスクトップ環境でも人気があります。
使用するイメージと設定ファイル
Ubuntuの公式Dockerイメージを使用し、簡単にコンテナを立ち上げます。
コンテナの作成docker pull ubuntu でUbuntuイメージを取得し、コンテナを立ち上げる方法を紹介します。
MariaDB + phpMyAdminコンテナ
phpMyAdminとは
phpMyAdminは、MariaDBやMySQLをウェブブラウザから管理するためのツールです。
使用するイメージと設定ファイル
MariaDBとphpMyAdminをセットアップするための設定ファイルを紹介します。
コンテナの作成docker-composeを使用して、MariaDBとphpMyAdminを連携させたコンテナを作成します。
PostgreSQLコンテナ
PostgreSQLとは
PostgreSQLは、オープンソースで高性能なリレーショナルデータベースです。
使用するイメージと設定ファイル
PostgreSQLのDockerイメージを使用して、データベース環境を構築します。
コンテナの作成docker run コマンドを使って、PostgreSQLコンテナを作成します。
PostgreSQL + pgAdmin4コンテナ
pgAdmin4とは
pgAdmin4は、PostgreSQLのデータベースを管理するためのGUIツールです。
使用するイメージと設定ファイル
PostgreSQLとpgAdmin4を連携させたコンテナの設定方法を紹介します。
コンテナの作成docker-compose を利用して、PostgreSQLとpgAdmin4をセットアップします。
pgAdmin4でPostgreSQLコンテナへ接続
pgAdmin4を使って、PostgreSQLコンテナに接続する手順を解説します。
nginxコンテナ
nginxとは
nginxは、高速でスケーラブルなWebサーバーで、リバースプロキシとしても利用されます。
使用するイメージと設定ファイル
nginxのDockerイメージを使用して、Webサーバー環境を構築します。
コンテナの作成docker run コマンドでnginxコンテナを作成し、設定ファイルをカスタマイズします。
Djangoコンテナ
Djangoとは
Djangoは、Pythonで書かれた高機能なWebアプリケーションフレームワークです。
Djangoの動作に必要な手順
Django環境を動かすために必要な基本的な手順を紹介します。
使用するイメージと設定ファイル
DjangoのDockerイメージを使って、Webアプリケーションを構築します。
コンテナ作成のための準備
必要な依存関係をインストールし、Djangoプロジェクトをセットアップします。
Rubyコンテナ
Rubyとは
Rubyは、シンプルで可読性の高いプログラミング言語で、Webアプリケーションの開発に広く使用されています。
使用するイメージと設定ファイル
Rubyの公式Dockerイメージを使って、Rubyコンテナを作成します。
コンテナの作成docker run コマンドを使ってRubyコンテナを作成します。
プログラムを1回実行すればよい場合は
シンプルなRubyプログラムを実行する方法を解説します。
Ruby on Railsコンテナ
Ruby on Railsとは
Railsは、Rubyで書かれたWebアプリケーションフレームワークで、効率的にWebアプリを開発できます。
Railsの動作に必要な手順
Railsアプリケーションを動作させるために必要な手順を紹介します。
使用するイメージと設定ファイル
Railsの公式Dockerイメージを使用して、開発環境を構築します。
PHP + Apache + MariaDBコンテナ
PHPとは
PHPは、サーバーサイドのスクリプト言語で、動的なWebページを作成するために使用されます。
使用するイメージと設定ファイル
PHPとApache、MariaDBを連携させたコンテナ環境を作成します。
Spring Bootコンテナ
Spring Bootとは
Spring Bootは、JavaのWebアプリケーションフレームワークで、設定なしで高速にアプリケーションを立ち上げられる特徴があります。
Spring Bootの動作に必要な手順
Spring BootアプリケーションをDockerで動かすために必要な準備を紹介します。
コンテナ作成のための準備
JavaおよびSpring Bootの依存関係をインストールします。
Dockerをさらに学ぶには
Docker公式ドキュメントでの調べ方
Dockerの公式ドキュメントで正確な情報を取得する方法を解説します。
Docker Hubでのイメージの探し方
Docker Hubで必要なイメージを検索する方法、タグを活用する方法を紹介します。
エラーを解決するヒント
コンテナ作成時や実行時に遭遇しやすいエラーとその解決策を紹介します。
VS Code + Dockerで快適な開発環境を構築しよう
Visual Studio Codeのインストール
VS Codeのインストール手順を、WindowsとMacに分けて詳しく解説します。
拡張機能「Docker」を使って簡単にファイル編集
VS Codeの「Docker」拡張機能を使って、簡単にDockerfileやコンテナ設定を編集する方法を学びます。
VS Codeを使ってコンテナ内のプログラムを修正する
コンテナに接続し、プログラムの修正やデバッグを行う方法を解説します。
コメント
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