🐳

Dockerfileとdocker-compose.yml完全ガイド：初心者から上級者まで

2025/06/17に公開1件

Dockerfileとdocker-compose.yml完全ガイド：初心者から上級者まで

はじめに

DockerとDocker Composeは現代の開発において欠かせないツールです。この記事では、Dockerfileとdocker-compose.ymlの基礎から応用まで、実践的な例を交えながら解説します。

Dockerfile基礎編

Dockerfileとは

Dockerfileは、Dockerイメージを作成するための設計図です。テキストファイルに一連の命令を記述し、それを元にDockerがイメージをビルドします。

基本的な命令

# ベースイメージの指定
FROM node:18-alpine

# 作業ディレクトリの設定
WORKDIR /app

# ファイルのコピー
COPY package*.json ./

# 依存関係のインストール
RUN npm ci --only=production

# アプリケーションコードのコピー
COPY . .

# ポートの公開
EXPOSE 3000

# コンテナ起動時のコマンド
CMD ["node", "index.js"]

主要な命令の説明

FROM: ベースイメージを指定
WORKDIR: コンテナ内の作業ディレクトリを設定
COPY/ADD: ファイルをコンテナにコピー
RUN: ビルド時にコマンドを実行
EXPOSE: コンテナが使用するポートを宣言
CMD/ENTRYPOINT: コンテナ起動時のコマンドを指定

Dockerfile応用編

マルチステージビルド

イメージサイズを削減する高度なテクニックです：

# ビルドステージ
FROM node:18-alpine AS builder
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci
COPY . .
RUN npm run build

# 実行ステージ
FROM node:18-alpine
WORKDIR /app
COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
COPY --from=builder /app/dist ./dist
EXPOSE 3000
CMD ["node", "dist/index.js"]

レイヤーキャッシュの最適化

FROM python:3.11-slim

WORKDIR /app

# 依存関係ファイルを先にコピー（キャッシュ効率化）
COPY requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# アプリケーションコードをコピー
COPY . .

CMD ["python", "app.py"]

セキュリティ強化

FROM node:18-alpine

# 非rootユーザーの作成
RUN addgroup -g 1001 -S nodejs && \
    adduser -S nodejs -u 1001

WORKDIR /app

# ファイルの所有権を設定
COPY --chown=nodejs:nodejs package*.json ./
RUN npm ci --only=production

COPY --chown=nodejs:nodejs . .

# 非rootユーザーで実行
USER nodejs

EXPOSE 3000
CMD ["node", "index.js"]

ARGとENVの活用

# ビルド時の変数
ARG NODE_VERSION=18
FROM node:${NODE_VERSION}-alpine

# 環境変数の設定
ENV NODE_ENV=production
ENV PORT=3000

WORKDIR /app

# ビルド引数の利用
ARG BUILD_DATE
ARG VCS_REF
LABEL build_date=$BUILD_DATE \
      vcs_ref=$VCS_REF

COPY package*.json ./
RUN npm ci --only=production
COPY . .

EXPOSE $PORT
CMD ["node", "index.js"]

docker-compose.yml基礎編

docker-compose.ymlとは

複数のコンテナを定義し、まとめて管理するための設定ファイルです。

基本的な構成

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "3000:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
    depends_on:
      - db
    volumes:
      - ./app:/app
      - /app/node_modules

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: myuser
      POSTGRES_PASSWORD: mypassword
      POSTGRES_DB: mydb
    volumes:
      - postgres_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  postgres_data:

主要な設定項目

version: Compose fileのバージョン
services: コンテナの定義
build: Dockerfileの場所
image: 使用するイメージ
ports: ポートマッピング
environment: 環境変数
volumes: データの永続化
depends_on: サービスの依存関係

docker-compose.yml応用編

開発環境と本番環境の分離

# docker-compose.yml（ベース設定）
version: '3.8'

services:
  web:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile
    environment:
      - DATABASE_URL=postgresql://user:pass@db:5432/mydb
    depends_on:
      - db

  db:
    image: postgres:15-alpine
    environment:
      POSTGRES_USER: user
      POSTGRES_PASSWORD: pass
      POSTGRES_DB: mydb

# docker-compose.dev.yml（開発環境用）
version: '3.8'

services:
  web:
    build:
      context: .
      target: development
    ports:
      - "3000:3000"
    volumes:
      - ./src:/app/src
      - ./public:/app/public
    environment:
      - NODE_ENV=development
      - DEBUG=true
    command: npm run dev

  db:
    ports:
      - "5432:5432"
    volumes:
      - postgres_dev_data:/var/lib/postgresql/data

volumes:
  postgres_dev_data:

# docker-compose.prod.yml（本番環境用）
version: '3.8'

services:
  web:
    build:
      context: .
      target: production
    ports:
      - "80:3000"
    environment:
      - NODE_ENV=production
    restart: unless-stopped
    deploy:
      replicas: 3
      resources:
        limits:
          cpus: '0.5'
          memory: 512M

  db:
    volumes:
      - postgres_prod_data:/var/lib/postgresql/data
    restart: unless-stopped

volumes:
  postgres_prod_data:

使用方法：

# 開発環境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.dev.yml up

# 本番環境
docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.prod.yml up -d

ヘルスチェックの設定

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    healthcheck:
      test: ["CMD", "curl", "-f", "http://localhost:3000/health"]
      interval: 30s
      timeout: 10s
      retries: 3
      start_period: 40s
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy

  db:
    image: postgres:15-alpine
    healthcheck:
      test: ["CMD-SHELL", "pg_isready -U postgres"]
      interval: 10s
      timeout: 5s
      retries: 5

ネットワークの詳細設定

version: '3.8'

services:
  frontend:
    build: ./frontend
    networks:
      - frontend-network
      - backend-network

  backend:
    build: ./backend
    networks:
      - backend-network
      - database-network

  database:
    image: postgres:15-alpine
    networks:
      - database-network

networks:
  frontend-network:
    driver: bridge
  backend-network:
    driver: bridge
    ipam:
      config:
        - subnet: 172.20.0.0/16
  database-network:
    driver: bridge
    internal: true  # 外部からアクセス不可

シークレット管理

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    secrets:
      - db_password
      - api_key
    environment:
      DB_PASSWORD_FILE: /run/secrets/db_password
      API_KEY_FILE: /run/secrets/api_key

  db:
    image: postgres:15-alpine
    secrets:
      - db_password
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD_FILE: /run/secrets/db_password

secrets:
  db_password:
    file: ./secrets/db_password.txt
  api_key:
    file: ./secrets/api_key.txt

ベストプラクティス

1. イメージサイズの最小化

# 良い例：軽量なベースイメージを使用
FROM alpine:3.18
RUN apk add --no-cache python3 py3-pip

# 悪い例：不要なパッケージが含まれる
FROM ubuntu:22.04
RUN apt-get update && apt-get install -y python3 python3-pip

2. .dockerignoreの活用

# .dockerignore
node_modules
npm-debug.log
.git
.gitignore
README.md
.env
.vscode
.idea
*.swp
*.swo
*~

3. ビルドキャッシュの最適化

# 頻繁に変更されないファイルを先にコピー
COPY package*.json ./
RUN npm ci

# 頻繁に変更されるファイルは後でコピー
COPY . .

4. セキュリティスキャン

# Dockerイメージのセキュリティスキャン
docker scout cves myimage:latest

# Trivyを使用したスキャン
docker run --rm -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
  aquasec/trivy image myimage:latest

5. ログ管理

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    logging:
      driver: "json-file"
      options:
        max-size: "10m"
        max-file: "3"

トラブルシューティング

1. ビルドが遅い

問題: Dockerビルドに時間がかかる

解決策:

BuildKitを有効化: DOCKER_BUILDKIT=1 docker build .
キャッシュマウントの使用:

RUN --mount=type=cache,target=/root/.cache/pip \
    pip install -r requirements.txt

2. コンテナ間の通信ができない

問題: サービス間で接続できない

解決策:

サービス名を使用（localhostではなく）
ネットワークの確認: docker network ls
DNSの確認: docker exec container nslookup service_name

3. ボリュームの権限問題

問題: コンテナ内でファイルの読み書きができない

解決策:

# ユーザーIDを一致させる
ARG UID=1000
ARG GID=1000
RUN groupadd -g $GID appuser && \
    useradd -m -u $UID -g $GID appuser
USER appuser

4. メモリ不足

問題: コンテナがOOMKillerに終了される

解決策:

services:
  web:
    deploy:
      resources:
        limits:
          memory: 512M
        reservations:
          memory: 256M

高度なテクニック

1. ビルド時の条件分岐

# syntax=docker/dockerfile:1.4
FROM alpine:3.18

ARG INSTALL_DEV_TOOLS=false
RUN <<EOF
if [ "$INSTALL_DEV_TOOLS" = "true" ]; then
    apk add --no-cache git vim curl
fi
EOF

2. heredocの活用

# syntax=docker/dockerfile:1.4
FROM python:3.11-slim

RUN <<EOF
apt-get update
apt-get install -y --no-install-recommends \
    build-essential \
    libpq-dev
apt-get clean
rm -rf /var/lib/apt/lists/*
EOF

3. Docker Composeでの環境変数の階層化

# .env.base
APP_NAME=myapp
LOG_LEVEL=info

# .env.dev
include .env.base
LOG_LEVEL=debug
DEBUG=true

# .env.prod
include .env.base
LOG_LEVEL=warning
DEBUG=false

4. 動的なポート割り当て

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    ports:
      - "${PORT:-3000}:3000"

パフォーマンスチューニング

1. ビルドの並列化

# syntax=docker/dockerfile:1.4
FROM golang:1.21-alpine AS builder

WORKDIR /app
COPY go.mod go.sum ./
RUN go mod download

COPY . .
RUN --mount=type=cache,target=/go/pkg/mod \
    --mount=type=cache,target=/root/.cache/go-build \
    CGO_ENABLED=0 go build -o app .

2. コンテナの起動順序制御

version: '3.8'

services:
  web:
    build: .
    depends_on:
      db:
        condition: service_healthy
      redis:
        condition: service_started
    command: >
      sh -c "
        until nc -z db 5432; do
          echo 'Waiting for database...'
          sleep 1
        done
        exec node index.js
      "

まとめ

DockerfileとDocker Composeを効果的に使用することで、開発環境の構築からプロダクション環境へのデプロイまで、一貫性のある環境を提供できます。

重要なポイント：

イメージサイズの最小化を心がける
セキュリティを考慮した設計を行う
開発環境と本番環境を適切に分離する
キャッシュを効果的に活用する
ログとモニタリングを適切に設定する

これらの知識を活用して、より効率的で安全なコンテナ環境を構築してください。

参考リンク

GitHubで編集を提案

Discussion

YuneKichi

完全ガイドとありますが、Composeまわりが2023年6月末にEOLを迎えたCompose V1に取り残されているように見えます。

Dockerfileとdocker-compose.yml完全ガイド：初心者から上級者まで

はじめに

目次

Dockerfile基礎編

Dockerfileとは

基本的な命令

主要な命令の説明

Dockerfile応用編

マルチステージビルド

レイヤーキャッシュの最適化

セキュリティ強化

ARGとENVの活用

docker-compose.yml基礎編

docker-compose.ymlとは

基本的な構成

主要な設定項目

docker-compose.yml応用編

開発環境と本番環境の分離

ヘルスチェックの設定

ネットワークの詳細設定

シークレット管理

ベストプラクティス

1. イメージサイズの最小化

2. .dockerignoreの活用

3. ビルドキャッシュの最適化

4. セキュリティスキャン

5. ログ管理

トラブルシューティング

1. ビルドが遅い

2. コンテナ間の通信ができない

3. ボリュームの権限問題

4. メモリ不足

高度なテクニック

1. ビルド時の条件分岐

2. heredocの活用

3. Docker Composeでの環境変数の階層化

4. 動的なポート割り当て

パフォーマンスチューニング

1. ビルドの並列化

2. コンテナの起動順序制御

まとめ

参考リンク

Discussion