Day 6: コンテナとデータの永続化

今日学ぶこと

• コンテナのデータが消える問題
• Volumes（ボリューム）の使い方
• Bind mounts（バインドマウント）の使い方
• データ管理のベストプラクティス

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コンテナのデータはデフォルトで消える

コンテナを削除すると、その中のデータも一緒に消えます。これはコンテナの設計上の特性です。

flowchart TB
    subgraph Container1["コンテナ（実行中）"]
        App1["アプリケーション"]
        Data1["書き込みレイヤー\n（データ）"]
    end

    subgraph AfterDelete["コンテナ削除後"]
        Nothing["データは消失"]
    end

    Container1 --> |"docker rm"| AfterDelete

    style Container1 fill:#3b82f6,color:#fff
    style AfterDelete fill:#ef4444,color:#fff

実験：データの消失を確認

# コンテナでファイルを作成
docker run -it --name test-data ubuntu bash
root@abc123:/# echo "大切なデータ" > /data.txt
root@abc123:/# exit

# コンテナを削除
docker rm test-data

# 同じイメージで新しいコンテナを起動
docker run -it ubuntu bash
root@def456:/# cat /data.txt
cat: /data.txt: No such file or directory

データが消えてしまいました。

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データの永続化方法

Dockerでデータを永続化する主な方法は3つあります。

flowchart TB
    subgraph Options["データ永続化の方法"]
        V["Volumes\n(ボリューム)"]
        B["Bind Mounts\n(バインドマウント)"]
        T["tmpfs Mounts\n(メモリ)"]
    end

    V --> |"Dockerが管理"| VD["Docker領域に保存"]
    B --> |"ホストのパスを指定"| HD["ホストのディレクトリ"]
    T --> |"メモリに保存"| Memory["RAM（再起動で消失）"]

    style V fill:#22c55e,color:#fff
    style B fill:#3b82f6,color:#fff
    style T fill:#f59e0b,color:#fff

方法	説明	用途
Volumes	Dockerが管理するストレージ	データベース、永続データ
Bind Mounts	ホストのディレクトリをマウント	開発時のコード共有
tmpfs	メモリ上の一時ストレージ	機密データの一時保存

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Volumes（ボリューム）

ボリュームは、Dockerが管理するデータ永続化の推奨方法です。

ボリュームの特徴

• Dockerが完全に管理
• ホストのファイルシステムから分離
• バックアップや移行が容易
• 複数のコンテナで共有可能

ボリュームの作成

# ボリュームを作成
docker volume create mydata

# ボリュームの一覧を表示
docker volume ls

出力：

DRIVER    VOLUME NAME
local     mydata

ボリュームの詳細を確認

docker volume inspect mydata

出力：

[
    {
        "CreatedAt": "2025-01-21T10:00:00Z",
        "Driver": "local",
        "Labels": {},
        "Mountpoint": "/var/lib/docker/volumes/mydata/_data",
        "Name": "mydata",
        "Options": {},
        "Scope": "local"
    }
]

ボリュームをコンテナにマウント

# -v オプション（短縮形）
docker run -d -v mydata:/app/data --name app1 nginx

# --mount オプション（詳細形）
docker run -d \
  --mount type=volume,source=mydata,target=/app/data \
  --name app2 nginx

flowchart LR
    subgraph Docker["Docker ホスト"]
        Volume["Volume: mydata"]
        subgraph C1["コンテナ 1"]
            D1["/app/data"]
        end
        subgraph C2["コンテナ 2"]
            D2["/app/data"]
        end
    end

    Volume --> D1
    Volume --> D2

    style Volume fill:#22c55e,color:#fff

実践：ボリュームでデータを永続化

# ボリュームを作成
docker volume create testdata

# コンテナでデータを書き込み
docker run -it -v testdata:/data --name writer ubuntu bash
root@abc123:/# echo "永続化されたデータ" > /data/message.txt
root@abc123:/# exit

# コンテナを削除
docker rm writer

# 新しいコンテナでデータを確認
docker run -it -v testdata:/data --name reader ubuntu bash
root@def456:/# cat /data/message.txt
永続化されたデータ

データが残っています。

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Bind Mounts（バインドマウント）

ホストマシンのディレクトリをコンテナにマウントします。

バインドマウントの特徴

• ホストのパスを直接指定
• 開発時のコード共有に最適
• ホストとコンテナで同じファイルを参照
• パフォーマンスが良い（特にLinux）

バインドマウントの使い方

# -v オプション（短縮形）
docker run -d -v /path/on/host:/path/in/container nginx

# --mount オプション（詳細形）
docker run -d \
  --mount type=bind,source=/path/on/host,target=/path/in/container \
  nginx

開発環境での使用例

# カレントディレクトリをコンテナにマウント
docker run -d \
  -v $(pwd):/app \
  -w /app \
  -p 3000:3000 \
  node:20 npm start

flowchart LR
    subgraph Host["ホストマシン"]
        HostDir["/home/user/project"]
    end

    subgraph Container["コンテナ"]
        ContainerDir["/app"]
    end

    HostDir <--> |"双方向同期"| ContainerDir

    style Host fill:#3b82f6,color:#fff
    style Container fill:#22c55e,color:#fff

実践：開発環境をセットアップ

# プロジェクトディレクトリを作成
mkdir myproject && cd myproject

# index.html を作成
echo '<h1>Hello from Bind Mount!</h1>' > index.html

# Nginx コンテナでマウント
docker run -d \
  -v $(pwd):/usr/share/nginx/html:ro \
  -p 8080:80 \
  --name web nginx

# ブラウザで確認
curl http://localhost:8080

ファイルを編集すると、即座にコンテナに反映されます：

# ファイルを更新
echo '<h1>Updated Content!</h1>' > index.html

# 変更が反映される
curl http://localhost:8080

読み取り専用マウント

# :ro を追加すると読み取り専用になる
docker run -d -v $(pwd):/app:ro nginx

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ボリューム vs バインドマウント

特性	ボリューム	バインドマウント
管理者	Docker	ユーザー
場所	Docker領域	任意のホストパス
バックアップ	Dockerコマンドで可能	手動
複数コンテナ共有	簡単	可能
本番環境	推奨	非推奨
開発環境	使用可能	推奨

flowchart TB
    subgraph Decision["選択基準"]
        Q["データの用途は？"]
    end

    Q --> |"本番データ\nデータベース"| Volume["Volumes を使用"]
    Q --> |"開発中のコード\n設定ファイル"| Bind["Bind Mounts を使用"]
    Q --> |"機密データ\n一時ファイル"| Tmpfs["tmpfs を使用"]

    style Volume fill:#22c55e,color:#fff
    style Bind fill:#3b82f6,color:#fff
    style Tmpfs fill:#f59e0b,color:#fff

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ボリュームの管理コマンド

ボリュームの一覧

docker volume ls

ボリュームの詳細

docker volume inspect ボリューム名

ボリュームの削除

# 単一のボリュームを削除
docker volume rm mydata

# 未使用のボリュームを一括削除
docker volume prune

ボリュームのバックアップ

# ボリュームの内容をtarファイルにバックアップ
docker run --rm \
  -v mydata:/data \
  -v $(pwd):/backup \
  ubuntu tar cvf /backup/mydata-backup.tar /data

ボリュームのリストア

# tarファイルからボリュームにリストア
docker run --rm \
  -v mydata:/data \
  -v $(pwd):/backup \
  ubuntu bash -c "cd / && tar xvf /backup/mydata-backup.tar"

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実践：MySQLのデータを永続化

Step 1: ボリュームを作成

docker volume create mysql-data

Step 2: MySQLコンテナを起動

docker run -d \
  --name mysql \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=mypassword \
  -e MYSQL_DATABASE=mydb \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  -p 3306:3306 \
  mysql:8

Step 3: データを作成

# MySQLに接続
docker exec -it mysql mysql -uroot -pmypassword mydb

# テーブルとデータを作成
mysql> CREATE TABLE users (id INT PRIMARY KEY, name VARCHAR(100));
mysql> INSERT INTO users VALUES (1, 'Alice'), (2, 'Bob');
mysql> SELECT * FROM users;
mysql> exit

Step 4: コンテナを削除して再作成

# コンテナを停止・削除
docker stop mysql
docker rm mysql

# 同じボリュームで新しいコンテナを起動
docker run -d \
  --name mysql-new \
  -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=mypassword \
  -v mysql-data:/var/lib/mysql \
  mysql:8

# データが残っているか確認
docker exec -it mysql-new mysql -uroot -pmypassword mydb -e "SELECT * FROM users"

データが永続化されています。

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匿名ボリューム

名前を指定しないボリュームも作成できます。

# 匿名ボリュームが自動作成される
docker run -d -v /data nginx

Dockerfileの VOLUME 命令でも匿名ボリュームが作成されます：

VOLUME /var/lib/mysql

注意: 匿名ボリュームは管理が困難なため、本番環境では名前付きボリュームを推奨します。

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まとめ

コマンド	説明
docker volume create	ボリュームを作成
docker volume ls	ボリュームの一覧
docker volume inspect	ボリュームの詳細
docker volume rm	ボリュームを削除
docker volume prune	未使用ボリュームを削除
-v name:/path	ボリュームをマウント
-v /host:/container	バインドマウント

重要ポイント

1. コンテナのデータはデフォルトで揮発性
2. ボリュームはDockerが管理する推奨の永続化方法
3. バインドマウントは開発時のコード共有に最適
4. 本番環境では名前付きボリュームを使用
5. ボリュームは複数コンテナで共有可能

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練習問題

問題1: ボリュームの基本

以下の操作を実行してください：

1. practice-vol という名前のボリュームを作成
2. そのボリュームを /data にマウントしてUbuntuコンテナを起動
3. /data/test.txt にテキストを書き込み
4. コンテナを削除
5. 新しいコンテナで同じボリュームをマウントし、データが残っているか確認

問題2: バインドマウントの活用

HTMLファイルを作成し、Nginxコンテナにバインドマウントしてください。ファイルを編集して、変更がすぐに反映されることを確認してください。

チャレンジ問題

PostgreSQLコンテナのデータを永続化する構成を作成してください：

• データ用のボリューム
• 初期化スクリプト用のバインドマウント（/docker-entrypoint-initdb.d/）
• 環境変数でユーザー名とパスワードを設定

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参考リンク

• Docker ボリュームの概要
• バインドマウント
• データ管理のベストプラクティス

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次回予告: Day 7では「Dockerネットワーキング」について学びます。コンテナ間の通信やポートマッピングの仕組みを理解しましょう。