Linuxコンテナとは

今日、Linuxコンテナは最新のソフトウェア開発において不可欠なツールであり、アプリケーションをすべての依存関係とともに簡単にパッケージ化できます。Docker、Kubernetes、Red Hat® OpenShift®、Microsoft Azureなどの多くの現代的なアプリケーション、は、効率性、移植性およびセキュリティ機能を高めるためにLinuxコンテナを使用しています。

Linux上に構築された他のすべてのアプリケーションやソフトウェア・ツールと同様に、Linuxコンテナはオープンソースです。つまり、そのソースコードは無料で、誰でも使用できます。Linuxコンテナとその多くの機能は、開発者の世界的なコミュニティが維持および更新するLinuxディストリビューションの一部です。

Linuxは、世界で最も一般的なオープンソース・オペレーティング・システム（OS）の1つです。1991年にLinus Torvalds氏によって発明されたLinuxは、急速に、WindowsやmacOSなどの独自のオペレーティング・システムに代わる選択肢として広く使用されるようになりました。Linux OSは、ネットワーク、CPU使用率、ドライバー、ファイル・システムなどのコンピューター・システム・コンポーネントをユーザーが制御できるようにするコンピューター・プログラムであるLinuxカーネルに基づいています。

発明以来数年間で、Linuxカーネルは、ユーザーに定期的にリリースされるLinux OSのオープンソースバージョンであるLinuxディストリビューションにとって重要な存在になりました。現在Linuxは、幅広い最新のデバイスやアプリケーションに活用され、世界最大級のテクノロジー、ソフトウェア、コンピューティング企業の一部で使用されています。

コンテナは、アプリケーション・コードとそのコードのライブラリおよび依存関係を含むソフトウェアの実行可能単位であり、これによりさまざまなエコシステムでコードを実行できます。コンテナはその機能を多くのコンポーネントに依存しています。たとえば、バイナリー・ファイルはコンテナ機能の重要なコンポーネントであり、これにより個々のファイルとそのアプリケーション・コードをあらゆるコンピューティング環境で実行できます。

コンテナは、OSカーネルの機能を使用してプロセスを分離し、アプリケーションがアクセスできるCPU、メモリ、ディスク領域の量を制御する、オペレーティング・システム仮想化の形式を利用します。コンテナは仮想マシンよりも移植性とリソース効率に優れており、Netflix、Spotify、AirBnBなどの最新のクラウドネイティブ・アプリケーションに不可欠なものとなっています。

Linuxコンテナは、OSとしてLinuxを使用する単一のホスト・システム上で、隔離された環境でアプリケーションを実行します。Linuxコンテナ機能の中心には、シェルとも呼ばれるコマンド・ラインがあり、Linuxシステムを制御するテキスト・ベースのインターフェースをユーザーに提供します。

Linuxコンテナは、どちらもクラウド・コンピューティング と最新のビジネス・アプリケーションの配信の基盤となる、広く使用されている仮想化方法であるという点で、仮想マシン（VM）に似ています。ただし、注目に値する重要な違いがいくつかあります。

VMはハードウェアとITインフラストラクチャを仮想化しますが、LinuxコンテナはシステムのOSのみを仮想化するため、アプリケーションを実行するためのより軽量で移植性の高い選択肢となります。また、VMとLinuxコンテナが依存する仮想化の方法は少し異なります。VMでは、ハイパーバイザーと呼ばれるソフトウェア・コンポーネントが仮想化に必要なリソース分離を提供します。これは、Linuxコンテナではコンテナ・イメージを通じて実現されます。

Linuxコンテナが持つ次の5つの主要機能により、それぞれの独自の機能が実現します。

コンテナ化の概念は、Unixがchrootと呼ばれるシステムを導入した1970年代から存在しています。人気の高いOSであるUnixを使用すると、ユーザーはコンピューターや電子デバイス上のハードウェアとソフトウェアのリソースを制御できるようになります。chrootは、コンテナ・テクノロジーにとって重要な、システム上でのプロセスの分離を可能にするという点でユニークでした。

他のテクノロジー（AIXワークロード・パーティションやFreeBSD jailなど）は、実行コンテナと同様のプロセス分離とシステム仮想化を提供していますが、それほど広くは使用されていません。2013年にオープンソースのコンテナ管理プラットフォームであるDockerが導入されたことにより、現代のアプリケーション・エコシステムにおけるコンテナの支配的地位がさらに強化され、コンテナの作成、管理、デプロイがこれまで以上に容易になりました。

今日のアプリケーション市場におけるコンテナの市場的優位性は、特にクラウドネイティブ・アプリやマイクロサービス・アプリの場合、誇張ではありません。最近のレポートによると、コンテナの世界市場は昨年58億5,000万米ドルと推定されています。今後5年間は、年平均成長率（CAGR）33%で成長することが予測されています。¹

アプリケーション・コンテナは、単一のプロセスやワークロードを実行するコンテナであり、これにより、ユーザーは他のプロセスやアプリ機能に影響を与えることなくコンテナを作成および削除できます。アプリケーション・コンテナ（特にDocker）は、Facebook、MS Word、Zoomなど、今日多くのユーザーが依存しているアプリケーションが華々しく発展する上で重要な存在でした。Ubuntuやsystem-nspawnなど、より新しいオープンソースのLinuxカーネルテクノロジーが存在する一方で、Linuxコンテナは今でも広く使われており、多くのメリットがあります。

Linuxコンテナは、オープンソース・プロジェクトとして、絶えず機能を追加し、機能やユーザー・エクスペリエンスを向上させている開発者のグローバル・コミュニティによって形作られ、絶えず進化しています。最も一般的なメリットを以下に示します。

• リソース共有：機能するために別のOSインスタンスを必要とするVMとは異なり、Linuxコンテナはホスト・システムのカーネルを共有するため、多くのコンピューティング環境で効率性と移植性が高くなります。

• Linux統合： Linuxカーネルと統合されているため、LinuxコンテナはLinux OSに近い状態を維持し、VMやハイパーバイザーなどの他の仮想化テクノロジーよりも効率的なリソース利用を実現します。

• オンデマンドのプロビジョニングとオート・スケーリング：Linuxコンテナは起動時間が短く、リソース要件が低いため、クラウドおよびハイブリッドクラウド環境の主要機能であるオンデマンドのプロビジョニングとオート・スケーリングにおいて理想的です。

• セキュリティーの強化：Linuxコンテナは、分離とリソース制御を通じて、強化されたセキュリティー機能を提供します。タスク固有のセキュリティー・モジュールは、Linuxディストリビューション上でリリースおよび更新される個々のLinuxプロセスにも存在します。その一例が、コンテナ内でのプロセスの実行方法を制限するLinuxカーネル・セキュリティー・モジュールであるAppArmorです。

• オーバーヘッドの削減：Linuxコンテナは、単一のホストシステムとOS上で複数のコンテナを同時に実行することで、リソースの利用率と拡張性を最大化します。Linuxコンテナのこの側面により、他の多くの仮想化テクノロジーで必要とされる、オペレーティング・システムの同時実行によるオーバーヘッドが大幅に削減されます。

• オーケストレーションの改善：コンテナ・オーケストレーション（多くの場合Kubernetesを利用）は、デプロイメントやスケーリングなどのLinuxコンテナ管理プロセスを自動化します。Linuxコンテナはコンテナ管理をきめ細かく制御できるため、開発者は大規模なコンテナ化されたアプリのデプロイメントを簡単に調整および管理できます。

Linuxコンテナが持つ多くの機能とメリット、そしてLinuxのオープンソース・ディストリビューション・モデルがの成功により、Linuxコンテナは多くの業種・業務でデプロイされ、多くのユースケースがあります。最も一般的なものをいくつかご紹介します。

マイクロサービス・アーキテクチャーは、クラウドネイティブなソフトウェア開発におけるアーキテクチャー・アプローチであり、単一のアプリケーションを小規模で独立したコンポーネントから構築します。今日、マイクロサービス・アプローチは、そのスピード、拡張性、柔軟性の高さから、多くのソフトウェア開発環境で広く利用されています。

Linuxコンテナはマイクロサービス・アーキテクチャーにとって理想的であるため、開発者は、連携させて大規模で複雑なアプリケーションを開発するために、個々のマイクロサービスを簡単にデプロイできます。

DevOpsと継続的インテグレーション/継続的デリバリー（CI/CD）は、ソフトウェア開発者がソフトウェアの開発とデリバリーを自動化するために使用する一連のプラクティスです。

Linuxコンテナは、DevOpsとCI/CDをいくつかの重要な方法で強化します。まず、Linuxコンテナは、CI/CDパイプライン全体で本番環境の一貫性を確保し、ソフトウェアがリリースされるまでに意図した機能を確保する上で役立ちます。

２つ目は、アプリケーションの構築、テスト、デプロイにおけるタスクを自動化することで、開発者は時間とリソースを節約できます。最後に、Linuxコンテナは他の種類の仮想化よりも軽量であるため、DevOpsチームは期限に間に合わせるために必要なITインフラストラクチャーのコストを削減できます。

現代企業の大半は、プライベートクラウド・プラットフォームとパブリッククラウド・プラットフォームを組み合わせてコア・ビジネス・アプリケーションをデプロイする必要があり、このアプローチはハイブリッドクラウド・アーキテクチャーと呼ばれます。

Linuxコンテナは、その移植性とリソースの利用率により、パブリッククラウドとプライベートクラウドを融合するハイブリッドクラウド環境において理想的です。Linuxコンテナは、ハイブリッドクラウド環境の効率を向上させ、アプリの性能を大幅に向上させ、運用コストを最小限に抑える上で役立ちます。

多くの企業は、進行中のデジタル・トランスフォーメーション・イニシアチブの一環として、市場での優位性をもたらす新しいテクノロジーとツールを常に探しながら、アプリの機能を開発および改善する必要があります。

IBM Institute of Business Valueによると、経営幹部の83%がアプリケーションの現代化をビジネス・ストラテジーの中心に据えています。Linuxコンテナは、レガシー・コードとインフラストラクチャー上に構築されたアプリケーションを取得し、その依存関係と要件を分離することで、この取り組みを加速し、最新の環境での簡単かつ効果的なデプロイを可能にします。