RaspberryPi 4 Docker 環境の構築

先日 Raspberry Pi 4 に M.2 SATA を追加してストレージの問題も解決しました。

2021.12.03

https://www.incmplt.net/2021/12/03/raspberrypi4-m2sata

RaspberryPiを使っていて毎回悩むのが、microSDの容量。ネットワークを構築している場合には、NFSサーバーを別に用意してストレージを拡張できますが、本体だけで持ち運びして大容量はなかなか難しい。USB3.0 の外付けディスクもありますが、ケーブルが邪魔で収まりも良くないです。M.2 SATAボードをRaspberryPi4に追加することで、 1 ユニットで大容量の M.2 SATA を RaspberryPi4 に追加できました。M.2 SATA 拡張ボードM.2 SATA 拡張ボードを使用すると、 RaspberryPi 4 の下に M.2 SATA を追加できるようになります。付属の USB3.0...

ストレージに余裕ができたので RaspberryPi 4 の能力を最大限に使うために Docker 環境を構築してみました。

Table of Contents

RasbianOS の 64 bit化

すでに M.2 SATA を搭載したときに RasbianOS を 64bit カーネルで動作するように設定しています。

$ sudo vi /boot/config.txt

[all]
arm_64bit=1

$ sudo vi /boot/config.txt

[all]

arm_64bit=1

config.txt で arm_64bit の設定を追加したら、以下のコマンドで RaspberryPi のファームウェアをアップデートします。

$ sudo rpi-update
$ sudo reboot

$ sudo rpi-update

$ sudo reboot

アップデートが完了したら、再起動して 64bit カーネルを有効にします。

これで RasbianOS が 64bit で動作するようになりました。
設定後の環境は、次の通りです。

pi@raspberrypi:~ $ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Raspbian
Description: Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)
Release: 11
Codename: bullseye

pi@raspberrypi:~ $ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)"
NAME="Raspbian GNU/Linux"
VERSION_ID="11"
VERSION="11 (bullseye)"
VERSION_CODENAME=bullseye
ID=raspbian
ID_LIKE=debian
HOME_URL="http://www.raspbian.org/"
SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"
BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 5.10.82-v8+ #1493 SMP PREEMPT Wed Dec 1 11:40:12 GMT 2021 aarch64 GNU/Linux

pi@raspberrypi:~ $ lsb_release -a

No LSB modules are available.

Distributor ID: Raspbian

Description: Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)

Release: 11

Codename: bullseye

pi@raspberrypi:~ $ cat /etc/os-release

PRETTY_NAME="Raspbian GNU/Linux 11 (bullseye)"

NAME="Raspbian GNU/Linux"

VERSION_ID="11"

VERSION="11 (bullseye)"

VERSION_CODENAME=bullseye

ID=raspbian

ID_LIKE=debian

HOME_URL="http://www.raspbian.org/"

SUPPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianForums"

BUG_REPORT_URL="http://www.raspbian.org/RaspbianBugs"

pi@raspberrypi:~ $ uname -a

Linux raspberrypi 5.10.82-v8+ #1493 SMP PREEMPT Wed Dec 1 11:40:12 GMT 2021 aarch64 GNU/Linux

Docker Engine 環境の構築

64bit 化ができたら、 Docker 環境を構築していきます。

Docker Engine のインストール

多くのディストリビューションでは、yum,apt,dnfなどのパッケージ管理からインストールしますが、RasbianOSでは別の方法でインストールします。

$ curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh
$ sudo sh get-docker.sh

$ curl -fsSL https://get.docker.com -o get-docker.sh

$ sudo sh get-docker.sh

pi ユーサーに Docker 実行権限の付与

Docker Engine のインストールが完了したら、 pi ユーザーで docker の管理ができるように権限を追加します。

$ sudo usermod -aG docker pi

1 2	$ sudo usermod -aG docker pi

これで pi ユーザーで、docker コマンドの実行ができるようになりました。

pi@raspberrypi:~ $ docker -v
Docker version 20.10.11, build dea9396

pi@raspberrypi:~ $ docker -v

Docker version 20.10.11, build dea9396

docker のインストールは完了しましたが、今後のアップデートで docker のバージョンが変わってしまうと環境違いの問題なども発生するので、アップデートから除外しておきます。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-mark hold docker-ce docker-ce-cli
docker-ce はすでに保留に設定されました。
docker-ce-cli はすでに保留に設定されました。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-mark hold docker-ce docker-ce-cli

docker-ce はすでに保留に設定されました。

docker-ce-cli はすでに保留に設定されました。

イメージとコンテナの保存場所の変更

Docker イメージとコンテナは増えていきますので、ローカルの microSDではなく、拡張した M.2 SATA に保存するように設定を変更します。
RasbianOS ではプロセスの管理で systemd を使用しますので、 systemd の設定ファイルを変更します。

$ sudo vi /lib/systemd/system/docker.service

1 2	$ sudo vi /lib/systemd/system/docker.service

docker.service ファイルを開いたら ExecStart のパラメータに -g [path] を追加します。
今回は M.2 SATA でマウントした /mnt/opt01 以下を指定しています。

ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// -g /mnt/opt01/docker --containerd=/run/containerd/containerd.sock

1 2	ExecStart=/usr/bin/dockerd -H fd:// -g /mnt/opt01/docker --containerd=/run/containerd/containerd.sock

ここまでの設定が完了したら systemd の設定を再読込して docker を再起動します。

$ sudo systemctl daemon-reload
$ sudo systemctl restart docker.service

$ sudo systemctl daemon-reload

$ sudo systemctl restart docker.service

docker の動作確認

以下のコマンドを実行して docker の最初の動作確認(Hello World)をします。

pi@raspberrypi:~ $ docker run hello-world
Unable to find image 'hello-world:latest' locally
latest: Pulling from library/hello-world
9b157615502d: Pull complete
Digest: sha256:cc15c5b292d8525effc0f89cb299f1804f3a725c8d05e158653a563f15e4f685
Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!
This message shows that your installation appears to be working correctly.

To generate this message, Docker took the following steps:
1. The Docker client contacted the Docker daemon.
2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.
(arm32v7)
3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the
executable that produces the output you are currently reading.
4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it
to your terminal.

To try something more ambitious, you can run an Ubuntu container with:
$ docker run -it ubuntu bash

Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:
https://hub.docker.com/

For more examples and ideas, visit:
https://docs.docker.com/get-started/

pi@raspberrypi:~ $ docker run hello-world

Unable to find image 'hello-world:latest' locally

latest: Pulling from library/hello-world

9b157615502d: Pull complete

Digest: sha256:cc15c5b292d8525effc0f89cb299f1804f3a725c8d05e158653a563f15e4f685

Status: Downloaded newer image for hello-world:latest

Hello from Docker!

This message shows that your installation appears to be working correctly.

To generate this message, Docker took the following steps:

1. The Docker client contacted the Docker daemon.

2. The Docker daemon pulled the "hello-world" image from the Docker Hub.

(arm32v7)

3. The Docker daemon created a new container from that image which runs the

executable that produces the output you are currently reading.

4. The Docker daemon streamed that output to the Docker client, which sent it

to your terminal.

To try something more ambitious, you can run an Ubuntu container with:

$ docker run -it ubuntu bash

Share images, automate workflows, and more with a free Docker ID:

https://hub.docker.com/

For more examples and ideas, visit:

https://docs.docker.com/get-started/

Docker の基本的なコマンド

この記事を読んでいる人は、 docker を使いこなしている方が多いと思いますが、念のため docker コマンドの基本的な利用方法を記載しておきます。

コンテナの一覧は docker ps -a を使用します。

pi@raspberrypi:~ $ docker ps -a
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
ee89203aed18 cpuminer-multi "./cpuminer -a lyra2…" 2 days ago Exited (0) 2 days ago mona

pi@raspberrypi:~ $ docker ps -a

CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES

ee89203aed18 cpuminer-multi "./cpuminer -a lyra2…" 2 days ago Exited (0) 2 days ago mona

コンテナの状況を確認したら、以下のコマンドでコンテナを管理できます。

コマンド	内容
docker ps	起動しているコンテナを表示
docker ps -a	起動・停止しているコンテナすべてを表示
docker run [名前]	docker pull, create, start を実行
docker pull [名前]	コンテナイメージを取得
docker create -it [名前]	イメージからコンテナを作成
docker container ls -a	コンテナの一覧を表示
docker start [コンテナID]	コンテナの起動
docker stop [コンテナID]	コンテナの停止
docker restart [コンテナID]	コンテナの再起動
docker rm [コンテナID]	コンテナの削除

docker-compose のインストール

これで Docker Engine が利用できるようになりましたが、 Docker の管理を簡単にするために docker-compose をインストールします。

$ sudo pip3 install docker-compose

pi@raspberrypi:~ $ docker-compose -v
docker-compose version 1.29.2, build unknown

$ sudo pip3 install docker-compose

pi@raspberrypi:~ $ docker-compose -v

docker-compose version 1.29.2, build unknown

docker-compose も docker 同様に、バージョンを固定するためにアップデートの対象から外します。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-mark hold docker-compose
docker-compose は保留に設定されました。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-mark hold docker-compose

docker-compose は保留に設定されました。

docker-compose で nginx,postgresql のコンテナ利用

docker の基本が確認できたので docker-compose で nginx,postgresql の動作を確認します。

準備

docker-compose で docker を管理するために作業ディレクトリを作成します。

$ mkdir -p ~/src/lamp-nginx
$ cd ~/src/lamp-nginx

$ mkdir -p ~/src/lamp-nginx

$ cd ~/src/lamp-nginx

docker-compose.yaml 作成と起動

作業ディレクトリに移動したら docker-compose で指定する docker-compose.yaml を作成してコンテナを起動します。

$ vi docker-compose.yaml
version: '3'

services:
db:
image: postgres:latest
environment:
POSTGRES_USER: postgres
POSTGRES_PASSWORD: password
ports:
- 5432:5432
web:
image: nginx:latest
ports:
- 8080:80

$ vi docker-compose.yaml

version: '3'

services:

db:

image: postgres:latest

environment:

POSTGRES_USER: postgres

POSTGRES_PASSWORD: password

ports:

- 5432:5432

web:

image: nginx:latest

ports:

- 8080:80

docker-compose.yaml を作成したら docker-compose で nginx と PostgreSQL のコンテナを起動します。

pi@raspberrypi:~/workspace/lamp-nginx $ docker-compose up -d
Creating network "lamp-nginx_default" with the default driver
Creating lamp-nginx_db_1 ... done
Creating lamp-nginx_web_1 ... done

pi@raspberrypi:~/workspace/lamp-nginx $ docker-compose up -d

Creating network "lamp-nginx_default" with the default driver

Creating lamp-nginx_db_1 ... done

Creating lamp-nginx_web_1 ... done

これで nginx と PostgreSQL のコンテナが起動しました。

pi@raspberrypi:~/workspace/lamp-nginx $ docker ps
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES
1e5ae59e9d52 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 53 seconds ago Up 51 seconds 0.0.0.0:8080-&amp;gt;80/tcp, :::8080-&amp;gt;80/tcp lamp-nginx_web_1
965a92ef736d postgres:latest "docker-entrypoint.s…" 53 seconds ago Up 51 seconds 0.0.0.0:5432-&amp;gt;5432/tcp, :::5432-&amp;gt;5432/tcp lamp-nginx_db_1

pi@raspberrypi:~/workspace/lamp-nginx $ docker ps

CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES

1e5ae59e9d52 nginx:latest "/docker-entrypoint.…" 53 seconds ago Up 51 seconds 0.0.0.0:8080-&gt;80/tcp, :::8080-&gt;80/tcp lamp-nginx_web_1

965a92ef736d postgres:latest "docker-entrypoint.s…" 53 seconds ago Up 51 seconds 0.0.0.0:5432-&gt;5432/tcp, :::5432-&gt;5432/tcp lamp-nginx_db_1

docker-compose コンテナの停止

使わないコンテナは docker-compose.yaml のディレクトリで、以下のコマンドを実行することで、すべて停止することができます。

$ docker-compose down

1 2	$ docker-compose down

これで RaspberryPi 4 で、docker を使う環境が整いました。

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