Dockerコンテナと仮想マシンの違いとは？仕組みを比較
Dockerについて調べていると、「コンテナ」と「仮想マシン（VM）」の違いが気になることがあります。
どちらも1台のコンピューター上で複数の環境を動かすために使われますが、仕組みは同じではありません。
大きな違いは、仮想マシンがゲストOSを含む仮想的なコンピューター環境を動かすのに対して、コンテナはホストOSのカーネル機能などを利用しながら、アプリケーションの実行環境を分離する点です。
そのため、コンテナは一般的に軽量で起動も速く、仮想マシンはOSを含めた環境を独立させやすいという特徴があります。
それぞれの仕組みを順番に見ていきましょう。
Dockerコンテナとは？
Dockerコンテナは、アプリケーションを実行するための独立した環境です。
アプリケーション本体だけでなく、実行に必要なファイルやライブラリなどをまとめて扱いやすくできます。
Dockerでは、Dockerイメージをもとにコンテナを作成し、その中でアプリケーションを実行します。
例えばWebアプリケーションをコンテナ化すると、
Dockerイメージ
↓
コンテナ
↓
アプリケーション
という形で動かすことができます。
コンテナは、アプリケーションを動かす環境を分離しながら、ホストOSのカーネルを利用して動作するのが大きな特徴です。
仮想マシン（VM）とは？
仮想マシンは、物理的なコンピューターの中に、仮想的なコンピューターを作る技術です。
例えば1台の物理サーバー上に、
- 仮想マシンA
- 仮想マシンB
- 仮想マシンC
という複数の環境を作ることができます。
それぞれの仮想マシンでは、ゲストOSを動かします。
例えば、
物理サーバー
↓
ハイパーバイザー
↓
仮想マシン
↓
ゲストOS
↓
アプリケーション
という構成になります。
Linuxの仮想マシン上でLinuxを動かしたり、環境によってはWindowsなど別のOSを動かしたりすることもできます。
Dockerコンテナと仮想マシンの大きな違い
最も重要なのは、OSをどのように扱うかです。
仮想マシンでは、それぞれの仮想マシンがゲストOSを持ちます。
一方、コンテナはOS全体を仮想化するのではなく、ホストOSのカーネル機能などを利用してプロセスやファイルシステムなどを分離します。
イメージとしては、
仮想マシン
物理サーバー
→ 仮想化基盤
→ 仮想マシン
→ ゲストOS
→ アプリケーション
Dockerコンテナ
物理サーバー
→ ホストOS
→ コンテナ実行環境
→ コンテナ
→ アプリケーション
という違いがあります。
実際の構成は使用するOSや仮想化技術によって異なりますが、初心者が基本を理解するにはこの違いを覚えておくと便利です。
Dockerコンテナと仮想マシンの比較
それぞれの特徴を簡単に比較すると、次のようになります。
| 項目 | Dockerコンテナ | 仮想マシン |
|---|---|---|
| OS | ホストOSのカーネルを利用 | ゲストOSを動かす |
| 起動 | 一般的に速い | コンテナより時間がかかる場合がある |
| リソース | 比較的少なく済みやすい | ゲストOSの分も必要 |
| 分離 | プロセスなどを分離 | OSを含む環境を分離 |
| 主な用途 | アプリケーション実行 | OSを含む環境の仮想化 |
| 環境のサイズ | 比較的小さい | 比較的大きくなりやすい |
| OSの自由度 | ホストOSの影響を受ける | 異なるOSを動かせる場合がある |
ただし、「コンテナは必ず軽い」「仮想マシンは必ず重い」と決めつけることはできません。
アプリケーションの構成やリソース、仮想化基盤などによって実際の性能は変わります。
なぜコンテナは軽量なの？
コンテナが軽量と言われる理由の一つは、コンテナごとに完全なOSを起動する必要がないことです。
仮想マシンでは、仮想マシンごとにゲストOSを起動します。
一方、コンテナではホストOSのカーネルを利用するため、OS全体をコンテナごとに起動する必要がありません。
そのため、一般的には仮想マシンより少ないリソースで複数のコンテナを動かしやすくなります。
ただし、コンテナにもCPUやメモリなどのリソースは必要です。
また、コンテナを大量に動かせば、当然ながらホスト側のリソースも消費します。
コンテナは仮想マシンより安全？
ここは誤解しやすいところです。
コンテナはプロセスやファイルシステムなどを分離できますが、仮想マシンと同じレベルの仕組みで分離されているわけではありません。
コンテナの分離にはホストOSのカーネルが関係するため、Dockerを利用する場合でも、
- イメージの管理
- コンテナの権限
- ネットワーク設定
- ホストOSのセキュリティ
- Docker自体の設定
などを適切に管理する必要があります。
そのため、「コンテナだから安全」「仮想マシンだから安全」と単純に判断することはできません。
必要な分離レベルやシステム構成を考えて、適切な技術を選ぶことが重要です。
仮想マシンは何に向いている？
仮想マシンは、OSを含めた環境を独立させたい場合に利用されます。
例えば、
- 複数のOS環境を1台のサーバーで動かしたい
- OSレベルで環境を分けたい
- 特定のOSを必要とするシステムを動かしたい
- 仮想サーバーとして環境を提供したい
といった用途があります。
レンタルVPSなどでも、仮想化技術を利用してユーザーごとのサーバー環境を提供しているケースがあります。
Dockerコンテナは何に向いている？
Dockerコンテナは、アプリケーションの実行環境を分離したい場合に便利です。
例えば、
- Webアプリケーションの開発
- テスト環境の構築
- 複数サービスの実行
- 開発環境の再現
- アプリケーションのデプロイ
などで利用されます。
アプリケーションと必要な環境をコンテナとして扱うことで、開発者のPCとサーバーで環境を合わせやすくなる場合があります。
Dockerコンテナと仮想マシンは一緒に使える
「Dockerか仮想マシンか」という二択になるとは限りません。
実際には、仮想マシンの中でDockerを動かす構成もあります。
例えば、
物理サーバー
↓
仮想マシン
↓
Linux
↓
Docker
↓
複数のコンテナ
という構成です。
この場合、仮想マシンで環境を分離し、その中でDockerコンテナを使ってアプリケーションを管理できます。
つまり、両方の技術を組み合わせて利用することもできます。
コンテナと仮想マシンの使い分け
どちらを使うかは、システムの目的によって変わります。
例えば、アプリケーションを同じような環境で素早く起動・管理したい場合は、コンテナが適しているケースがあります。
一方、OSそのものを含めて環境を分離したい場合は、仮想マシンが適している場合があります。
重要なのは、「新しい技術だからDockerを使う」という考え方ではありません。
何を分離したいのか、どのOSを動かす必要があるのか、どれくらいのリソースを使えるのかを考えることが大切です。
Dockerコンテナと仮想マシンを理解すると何が分かる？
サーバーについて学んでいると、「VPS」「クラウドサーバー」「Docker」などの言葉が出てきます。
これらはすべて同じ技術ではありません。
例えば、VPSなどでは仮想マシンに近い仕組みでサーバー環境を提供し、そのサーバーの中でDockerを動かすこともできます。
そのため、
物理サーバー
→ 仮想化
→ 仮想マシン
→ Linux
→ Docker
→ コンテナ
→ アプリケーション
というように、複数の技術が積み重なっている場合があります。
この構造を理解すると、サーバー関連の記事や設定方法を読んだときにも、それぞれの技術がどの部分を担当しているのか分かりやすくなります。
まとめ
Dockerコンテナと仮想マシンは、どちらもコンピューター上で環境を分離して利用するための技術ですが、仕組みには大きな違いがあります。
仮想マシンはゲストOSを含む仮想的なコンピューター環境を動かす
一方で、
DockerコンテナはホストOSのカーネル機能などを利用しながら、アプリケーションの実行環境を分離する
という点が基本的な違いです。
コンテナは一般的に軽量で起動しやすく、アプリケーション単位で環境を管理したい場合に利用されます。
仮想マシンはOSを含めた環境を分離できるため、OSレベルで環境を分けたい場合などに利用されます。
さらに、仮想マシンの中でDockerを動かすこともできるため、両者は競合する技術というより、目的に応じて組み合わせて使われる技術と考えると分かりやすいでしょう。
Dockerコンテナと仮想マシンの一番大きな違いは何ですか？
OSの扱い方です。仮想マシンではゲストOSを動かしますが、コンテナはホストOSのカーネル機能などを利用してアプリケーションの実行環境を分離します。
Dockerコンテナは仮想マシンより軽いですか？
一般的には、コンテナはゲストOSを個別に起動する必要がないため、仮想マシンより少ないリソースで動作させやすい特徴があります。ただし、実際の性能は構成によって変わります。
Dockerと仮想マシンは一緒に使えますか？
使えます。仮想マシン上にLinux環境を用意し、その中でDockerを動かして複数のコンテナを実行する構成もあります。
Dockerコンテナは仮想マシンの代わりになりますか？
必ずしもそうではありません。アプリケーションの実行環境を分離する用途ではコンテナが便利ですが、OSを含めた環境を分離したい場合などは仮想マシンが適していることがあります。
Dockerを使うなら仮想マシンは不要ですか？
用途によります。Dockerを利用する環境によっては、Dockerが仮想マシン上で動作していることもあります。