Dockerとkubernetesのはじめのはじめ

# はじめに：テクノロジーの重要性

私たちの生活は、スマートフォンやコンピューターといったテクノロジーに深く根ざしています。
例えば、朝起きた時にアラームアプリを止め、SNSをチェックし、オンラインでニュースを読む。これら一連の活動は全てデジタルテクノロジーのおかげです。
このように、テクノロジーは私たちの日常生活、勉強、仕事に不可欠な存在となっています。

このデジタル化の背景には、「Docker」と「Kubernetes」という革新的なツールがあります。Dockerはまるで魔法のように、アプリケーションを小さな箱（コンテナ）に封じ込め、どんなコンピューター環境でも同じように動作させます。
例えば、あなたが作った写真共有アプリが、あなたのパソコンだけでなく、友達のスマートフォンや先生のタブレットでも同じように動くようになるのです。

一方、Kubernetesはこの魔法の箱を管理する大魔法使いのようなものです。
たくさんのアプリ（コンテナ）がある時、それらを効率的に動かし、必要に応じて力を分け合ったり、問題を修正したりします。これにより、例えば、多くの人が同時にアクセスする大規模なソーシャルメディアサイトも、スムーズに運営されます。


![DALL·E 2023-11-15 21.54.32 - Simple illustration for a technology blog, depicting Docker as magic boxes containing applications, and Kubernetes as a great wizard managing them. Th.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3620022/0794b595-f88e-bcb5-75ee-109406f635bf.png)

説明を元にAI生成したイラストを作ってみました！（以下同一）

この記事では、これらのテクノロジーがどのように機能し、私たちのデジタルライフにどのように影響を与えているかを解説します。

# Dockerの基本概念：コンテナ技術の紹介

Dockerは、まるでコンピューターソフトウェアの世界での「お弁当箱」のようなものです。
普通、お弁当を作る時には、ご飯、おかず、果物など様々なものを一つの箱に入れますよね。Dockerもこれと似ていて、アプリケーション（ご飯）とそれを動かすのに必要なすべてのもの（おかず、果物など）を一つの「コンテナ」という箱にまとめます。

![スクリーンショット 2023-11-15 21.40.52.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3620022/1907d2d7-6b87-6941-98af-038dff945ede.png)


この「コンテナ」の素晴らしい点は、どんなコンピューター環境にも適応できることです。たとえば、あなたが学校で作ったプログラムが、自宅のパソコンだけでなく、友達のパソコンや学校のサーバー上でも同じように動くようになります。これは、お弁当箱を持っていけばどこでも同じ味のお弁当を食べられるのと同じです。

Dockerは、このコンテナを作るための「レシピ」（Dockerfile）も提供します。このレシピに従ってコンテナを作れば、必要なすべてが含まれ、どこでも同じ条件でアプリケーションを動かすことができます。また、Docker Hubという場所では、人々が作った様々なアプリのコンテナを共有しています。これは、みんなのお弁当レシピを共有するようなもので、新しいアプリを試したり、自分のアプリを他人と共有するのに便利です。

![DALL·E 2023-11-15 21.50.11 - Simple illustration for a technology blog, showing a plain book labeled 'Dockerfile' with a basic recipe inside, and a bulletin board representing 'Do.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3620022/6bc7bec0-2dd7-62b2-a2d8-0373a4aaf7f0.png)


Dockerのこのような特徴は、アプリ開発をより簡単で効率的にし、さまざまな環境で一貫性のある動作を保証します。これは、テクノロジーの世界において非常に重要な進歩と言えるでしょう。

# Kubernetesの基本概念：オーケストレーションの必要性

Kubernetes（しばしば「K8s」と略されます）を理解するためには、まずオーケストレーション（調整と管理）の概念を押さえる必要があります。オーケストラで指揮者が楽器を調和させるように、Kubernetesは多数のコンテナを調整し、効率的に管理します。

想像してみてください、あるオンラインゲームが急速に人気になり、世界中から多くのプレイヤーが集まるようになりました。このゲームを支えるサーバーには、プレイヤーの情報を管理するアプリ、ゲームの世界を動かすアプリ、チャット機能を提供するアプリなど、様々な役割を持つアプリが必要です。これらのアプリはそれぞれDockerのコンテナとして動いていますが、ただ動かすだけでは不十分です。この時、Kubernetesが登場します。

Kubernetesは、それぞれのアプリ（コンテナ）が必要なリソース（CPUやメモリ）を適切に得られるように管理します。さらに、サーバーの一つがダウンした場合でも、他のサーバーにアプリを移動させてゲームが途切れることがないようにします。これは、オーケストラの指揮者が、すべての楽器が調和して美しい音楽を奏でるように、Kubernetesが多くのコンテナを調整し、スムーズに動作させることに似ています。

![DALL·E 2023-11-15 21.52.23 - Simple illustration for a technology blog, depicting an online game scenario managed by Kubernetes. The image should show a simplified representation .png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3620022/56c805ca-ad6c-d9fe-5244-f3620a0fb018.png)


Kubernetesは、アプリが多数のユーザーに使われる大規模なシステムや、複数のサーバー上で安定して動作する必要がある場合に特に重要です。この強力なオーケストレーションツールによって、アプリのスケーラビリティ（拡張性）、可用性、堅牢性が大幅に向上します。

# DockerとKubernetesの組み合わせ：なぜ一緒に使うのか

DockerとKubernetesは一緒に使うことで、その真価を最大限に発揮します。この組み合わせは、まるでパズルのピースがぴったりとはまるようなものです。Dockerがアプリケーションをコンテナ化することで移植性と一貫性を提供する一方で、Kubernetesはこれらのコンテナを効率的に管理し、大規模なシステムの運用を可能にします。

例を挙げると、ある開発チームがウェブアプリケーションを開発したとします。Dockerを使うと、このアプリはチームメンバーの異なるコンピューター環境でも同様に動作します。しかし、アプリが人気を博し、世界中からアクセスが集まるようになった場合、単にDockerでコンテナ化されているだけでは対応が難しくなります。ここでKubernetesの出番です。Kubernetesは、増え続けるトラフィックに応じて、必要な数のコンテナを自動的に起動し、サーバーの負荷を均等に分散します。また、何か問題が発生した際には、迅速に対応し、アプリのダウンタイムを最小限に抑えます。

このように、Dockerは「アプリケーションをどこでも同じように動かせるようにする」ことに特化しており、Kubernetesは「多数のアプリケーションを効率的かつ安定的に運用する」ことに長けています。一緒に使用することで、アプリの開発からデプロイ、スケーリング、運用管理までのプロセスがスムーズかつ効率的になり、開発者はより複雑なタスクに集中できるようになります。

# 実践的な使用例：ビジネスと開発での応用

DockerとKubernetesがどのように実際のビジネスや開発環境で活用されているかを理解することは、これらのツールの実用性を深く把握する上で重要です。

例えば、あるEコマース企業がオンラインショップのプラットフォームを運営しているとします。このプラットフォームでは、注文処理、在庫管理、顧客サービスなど、多くの異なる機能が必要です。Dockerを使用することで、各機能を個別のコンテナとして開発し、異なる開発環境やサーバーでも一貫して動作させることができます。これにより、開発チームは新しい機能の追加や既存機能の改善を迅速に行うことが可能になります。

さらに、このプラットフォームが成長し、大量の顧客アクセスに対応する必要が出てきた場合、Kubernetesが重要な役割を果たします。Kubernetesは、トラフィックの増加に応じて自動的にコンテナの数を増減させ、サーバーのリソースを効率的に利用します。また、システムの一部に障害が発生した場合でも、迅速に別のコンテナに移行させることで、サービスの中断を防ぎます。

このように、DockerとKubernetesは、アプリケーションの開発から運用、スケールアップまでの全プロセスをサポートし、企業が迅速に市場の変化に対応し、顧客のニーズに合わせてサービスを提供するための強力な基盤を提供します。これらのツールを活用することで、開発チームは効率的な開発フローを実現し、ビジネスの持続可能な成長を支えることができます。

# 未来への影響：コンテナ技術の進展とその影響

DockerとKubernetesは、現在のテクノロジー業界において大きな影響を与えていますが、これらの技術の未来はさらに多くの可能性を秘めています。このセクションでは、コンテナ技術の進展が将来にどのような影響を与えるかを考察します。

まず、DockerとKubernetesの進化は、アプリケーションの開発と配布のプロセスをより迅速かつ効率的にします。これにより、スタートアップから大企業に至るまでの組織は、より短いサイクルでイノベーションを行い、市場に新しい製品やサービスを提供できるようになります。また、コンテナ技術の普及は、クラウドコンピューティング、マイクロサービスアーキテクチャ、DevOps（開発と運用の融合）といった分野にも大きな影響を与え、これらの分野の成長を促進します。

さらに、DockerとKubernetesは、エッジコンピューティングやIoT（インターネット・オブ・シングス）といった新しい分野にも適用される可能性があります。エッジコンピューティングでは、データの処理をデバイスの近くで行うことで、レイテンシー（遅延）を減らし、効率を向上させます。Dockerを使ってコンテナ化されたアプリケーションは、様々なエッジデバイスで一貫したパフォーマンスを発揮することができ、IoTデバイスの運用管理を効率化することができます。