Dockerアーキテクチャ

Docker Engine、containerd、runc の関係

アーキテクチャ全体像

docker CLI

ユーザーインターフェース。REST APIでdockerdと通信

↓ Docker API (REST)

Docker Engine (dockerd)

デーモンプロセス。イメージ管理、ネットワーク、ボリューム管理

↓ gRPC

containerd

コンテナランタイム。コンテナのライフサイクル管理

↓

runc

OCI準拠のローレベルランタイム。実際にコンテナを起動

↓

Linux Kernel

namespace（分離）、cgroups（リソース制限）、Union FS

コンポーネント詳細

Docker Engine (dockerd)

• Docker APIを提供するデーモン
• イメージのビルド、プル、プッシュ
• ネットワーク作成・管理
• ボリューム管理
• containerdにコンテナ操作を委譲

containerd

• CNCF卒業プロジェクト
• コンテナのライフサイクル管理
• イメージの保存・配布
• Kubernetesでも直接使用可能（CRI）
• Docker非依存で動作可能

runc

• OCI（Open Container Initiative）準拠
• 実際にコンテナプロセスを生成
• namespace、cgroups を設定
• コンテナ起動後は終了（shim が引き継ぐ）

Linuxカーネル機能

Namespace（分離）

• pid: プロセスID
• net: ネットワーク
• mnt: マウントポイント
• uts: ホスト名
• ipc: プロセス間通信
• user: ユーザー/グループID

cgroups（リソース制限）

• cpu: CPU使用量制限
• memory: メモリ制限
• blkio: ディスクI/O制限
• devices: デバイスアクセス
• pids: プロセス数制限

イメージレイヤー構造

Container Layer（書き込み可能）

Layer: COPY app/ /app

Layer: RUN npm install

Layer: COPY package.json

Base Image: node:20-alpine

各レイヤーは読み取り専用。Copy-on-Write で効率的に管理。

Union File System

複数のレイヤーを重ね合わせて単一のファイルシステムとして見せる技術。 overlay2 がデフォルトのストレージドライバ。

確認コマンド

1 # Docker情報
2 docker info
3 docker version
4 
5 # イメージのレイヤー確認
6 docker history nginx:latest
7 
8 # コンテナの詳細情報
9 docker inspect <container_id>
10 
11 # containerd直接操作（ctr）
12 ctr images list
13 ctr containers list
14 
15 # namespace確認（要root）
16 lsns
17 
18 # cgroups確認
19 cat /sys/fs/cgroup/memory/docker/<container_id>/memory.limit_in_bytes