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【ナレッジコラム】コンテナとは?従来の仮想化との違いやコンテナを利用するメリットについて


コンテナとは、仮想化によってアプリケーションの動作環境を構築するための技術のひとつです。従来の仮想化技術とは根幹が大きく異なり、物理的なリソースやメモリを効率的に使えるため、さまざまなシステムの構築に使われています。コンテナを理解するために、仮想化という概念、従来の仮想技術とコンテナ技術との違い、コンテナを使うメリットなどについて解説します。

コンテナとは

仮想化の基本と、コンテナ技術が生まれた背景に触れたうえで、両者の違いを解説します。

仮想化の基本

まずは、仮想化の概要を確認しましょう。仮想化とは、仮想化ソフトを利用して複数のハードウェアリソース(CPU、メモリ、ディスクなど)を統合する技術です。それによって、別々に存在する各ハードウェアの容量上限にとらわれずハードウェアを再現し、柔軟にシステムを構築することができます。

物理的なハードウェアの容量・スペックを超えた動きが可能なわけではありませんが、別々に存在するハードウェアそれぞれの容量上限を取り払い、自由なシステム設計ができるようになります。

コンテナの構造と生まれた背景

コンテナとは、ホストOSの上に「コンテナエンジン(コンテナランタイム)」という制御システムを設け、その上にそれぞれ独立して稼働する「コンテナ」という仮想環境を構築する技術のことです。それぞれの仮想環境内でOSリソースを消費しないため、より軽量な仮想環境を構築できます。急増するITサービスにおいて、各種システムの開発面、運用面の課題解決のために生まれた技術です。

従来の仮想化とどう違う?

従来の仮想化技術では、仮想環境(仮想マシン)を分割後、それぞれの仮想環境内にOS環境を一から構築(ゲストOS)する必要がありました。これは、それぞれの仮想環境で別々のOS環境を用いる場合には便利ですが、異なる仮想環境で同じOSを使う場合には、それぞれのOSがリソースを消費することになります。そのため、無駄なリソースを消費せざるをえなかったのです。

しかし、コンテナではOSとしての機能をホストOSに担わせることができ、コンテナ内にOSを構築する必要がありません。したがって、コンテナの作動に毎回OSを起動する必要もなく、従来の仮想化に比べて、リソースを抑えながらアプリケーションの実行環境を構築できます。コンテナの登場により、限られたメモリやCPUをより効率的に利用できるようになり、軽量なサーバーでも仮想環境を構築しやすくなりました。

コンテナのメリット

コンテナにはどんなメリットが考えられるでしょうか。

1:起動や動作が軽快で、処理速度が速い

コンテナではホストOSを共有するため、最初にホストOSさえ起動しておけば、それぞれのコンテナを起動するためにOSを再起動する必要がありません。それぞれのコンテナも軽量であり、起動も早く、あるコンテナから別のコンテナへの切り替えもすぐにできます。必要最小限のCPUやメモリしか使わないため、負荷が少ない開発環境を構築できます。

起動が早く、CPUやメモリへの負荷も少ないコンテナは、当然処理速度も動作も速いです。このため、バージョンアップのリリースや障害復旧などにも迅速に対応できるようになります。

2:IT資源の有効活用

コンテナではゲストOSが不要なため、各仮想環境における使用リソースを削減できます。これにより、サーバー機器などのIT資源を有効活用することにもつながります。また、前述のとおり起動や処理、動作の速さは運用工数やコストの削減にもなり、開発のための人的・時間的リソースも有効活用できます。

3:管理や移動する手間の削減

コンテナは内部にゲストOSが存在しないため、さまざまなプラットフォームやクラウドで利用できるだけでなく、移動する手間もかかりません。異なるOS環境の再現も簡単に行えるので、アプリケーションの動作確認がしやすいのもメリットです。

また、コンテナで正常に動作するために必要なものをパッケージングすることでOSへの依存度を下げることができます。それまでと異なるOS環境に移動しても動作が可能です。

複数サーバーをそれぞれコンテナとして運用すれば、軽量かつ動作も速いことから、管理コストも削減できます。

コンテナとクラウド

ここでは、クラウドの概要と、クラウド上で稼働するコンテナである「クラウドコンテナ」を紹介します。

クラウドとは

クラウドとは、ネットワークを通じてサーバーやストレージなどのリソース、アプリケーション、ソフトウェアなどを利用する形態のサービス全体を指します。クラウドの主な利用形態として「IaaS」「PaaS」「SaaS」があり、IaaS>PaaS>SaaSの順に利用できるサービス内容が制限されていきます。それぞれの概要は次のとおりです。

IaaS

CPUやメモリ、ストレージ、仮想サーバー、ネットワークなどを、インターネット経由で提供するサービスで、ハードウェアやOSなど、最低限の基幹システムがプロバイダ側で提供されます。環境構築の自由度が高い反面、高度なシステム構築・管理・運用スキルが必要です。

PaaS

アプリケーションとデータ管理のみを開発者が行い、OSやミドルウェアなど、それ以外のシステムはパッケージングされプロバイダ側で提供されます。自由度は低い反面、アプリケーション開発に専念でき、コストを抑えやすいです。

SaaS

エンドユーザー向けに提供されるアプリケーションやソフトウェアを提供するサービスで、代表的なものはフリーメールサービスです。アカウントを開設するだけで、プロバイダが提供するアプリケーションをすぐに利用できます。開発も管理も不要ですが、アプリケーションのカスタマイズができず、データの移行も難しいのが難点です。

※「IaaS」「PaaS」「SaaS」について詳しくは「【ナレッジコラム】IaaS、PaaS、SaaSとは?クラウドサービスの根幹をなすこれらサービスの特徴を解説」をご覧ください。

クラウドコンテナとは

クラウドコンテナとは、オンプレミス環境ではなく、クラウドサービス上で稼働するコンテナのことを指します。クラウドの長所を徹底的に活用する意味を持つクラウドネイティブなシステム、アプリケーションを提供するために使われるコンテナがクラウドコンテナであり、特にIaaSで仮想化されたサーバーやストレージを利用するために重要です。

クラウドコンテナには、OS分のリソースを削減できて軽量、動作が軽快といったリソース、速度面の良さだけでなく、ホストOSとアプリケーションが分離されているという大きなメリットがあります。これにより、開発環境と異なるOSにインストールされた場合でも、同様の動作が可能になります。
 

従来のコンテナとどう違う?

従来のコンテナは、ハードウェアのリソースを統合し、リソースを効率よく利用できるようにするという、あくまでも物理的なIT機器や環境をベースにしたものでした。クラウドはネットワーク経由で利用できるサービス全般のことを指します。

そして、クラウドベースのサービスプロバイダが、コンテナの作成と管理を提供するサービスモデルとして登場したのがCaaSです。PaaSやSaaSでは、ミドルウェアやランタイムはクラウドサービス側が管理しますが、CaaSではミドルウェアやランタイムも含め、コンテナにパッケージングされるアプリケーションの実行環境(オペレーションシステム)を開発者側で制御できます。
 
つまりCaaSは、IaaSとPaaSの間に位置づけられるサービスです。IaaSと比べてOSやコンテナ管理の必要はありませんが、PaaSやSaaSに比べて自由度が高くなり、高度な制御・管理が必要になります。

開発したいクラウドアプリケーションやソフトウェアに合わせ、必要なサービスを選ぶとよいでしょう。

メリットの多いコンテナ!クラウドサービスとの親和性も高い

コンテナは、急増するITサービスのシステム開発、運用面などの課題解決のために生まれました。従来の仮想化とは異なり、ゲストOSが必要ないことから、サーバー機器などのリソースを有効活用できるほか、軽量でCPUリソースも消費しないため、処理速度が速いという大きなメリットがあります。このため、コンテナはネットワークを介してストレージを使ったり、ソフトウェアを動かしたりするクラウドサービスとの親和性が高く、クラウドアプリケーションの開発・運用にも活用されています。


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