令和4年度 秋期 応用情報技術者試験 午後 問4 コンテナ型仮想化を用いた開発環境の構築

本問は、コンテナ型仮想化技術と対比されるサーバ型仮想化技術の基本的なアーキテクチャについて問う問題です。

本文は「aやb上に仮想マシンを動作させるサーバ型仮想化技術」と述べており、空欄 a と b には仮想マシンを動作させる土台となる ウ（ハイパーバイザー） と エ（ホストOS） が入ります。公式解答例では a・b は順不同（a=ウ・b=エ でも a=エ・b=ウ でも正解）とされているため、本設問では a・b をまとめて「二つ選ぶ」形式にしています。ウとエの両方を選んだ場合に正解で、片方だけ、あるいは同じものを二つ数える回答は正解になりません。

サーバ型仮想化には、物理ハードウェアの直上でハイパーバイザーが仮想マシンを動作させるベアメタル型と、ホストOS上の仮想化ソフトウェアが仮想マシンを動作させるホスト型があります。いずれもゲストOSを含む仮想マシンを丸ごと動作させる点がコンテナ型仮想化との違いです。

各選択肢の解説

• ア（アプリケーション）: OS上で動作するソフトウェア層であり、仮想マシンを動作させる基盤ではありません。
• イ（ゲストOS）: 仮想マシンの中で動作するOSです。仮想マシンを「その上で動作させる」側ではありません。
• ウ（ハイパーバイザー）: 物理ハードウェアの直上（ベアメタル型）で複数の仮想マシンを動作させる仮想化基盤です。正解。
• エ（ホストOS）: ホスト型仮想化で、物理マシン上のOSの上に仮想化ソフトウェアを載せて仮想マシンを動作させます。正解。
• オ（ミドルウェア）: OSとアプリケーションの中間層であり、仮想化基盤ではありません。

本問は、仮想マシン上で稼働するOSの呼称に関する基本的な知識を問う問題です。

正解は イ（ゲストOS） です。

仮想化環境において、ホストOSやハイパーバイザーによって論理的に構築された仮想マシン（VM）内にインストールされ、動作するOSのことをゲストOSと呼びます。

各選択肢の解説

• ア（アプリケーション）: ゲストOS上で動作する個々のプログラムを指します。
• イ（正解）: ゲストOS は、仮想化されたハードウェア環境上で動作し、独立したシステムとして機能するOSです。
• ウ（ハイパーバイザー）: ゲストOSを稼働させるための仮想化基盤となる層です。
• エ（ホストOS）: 物理マシン上で動作し、仮想化基盤を支える側のOSです。
• オ（ミドルウェア）: ゲストOS上のアプリケーションに対して機能を提供するソフトウェア層です。

本問は、サーバ型仮想化技術と比較した際の、コンテナ型仮想化技術特有のメリットを問う問題です。

正解は エ（配布するイメージファイルのサイズを小さくできる。） です。

コンテナ型仮想化は、ホストマシンのOSカーネルを複数のコンテナで共有する仕組みを持っています。そのため、コンテナイメージにはゲストOSが含まれず、アプリケーションの実行に必要なライブラリやモジュールのみが含まれます。これにより、サーバ型仮想化に比べてイメージサイズが大幅に小さくなり、起動も高速になるという利点があります。

各選択肢の解説

• ア: 開発者間で差異のない同一環境を構築できる点は仮想化技術全般のメリットであり、コンテナ型特有のものではありません。
• イ: 複数の開発環境を並行して実行できる点も、サーバ型仮想化技術で同様に実現可能です。
• ウ: コンテナはホストOSのカーネルを共有するため、完全にOSバージョンに依存しないわけではありません（ホストのカーネルに依存します）。
• エ（正解）: コンテナはゲストOSを含まないため、配布するイメージファイルのサイズを小さくできる ことが最大の特徴の一つです。

本問は、コンテナイメージの設計方針として、どのデータをイメージ内に含め、どのデータを外部管理すべきかの切り分けとその理由を問う問題です。

正解の根拠として、コンテナイメージは一度作成したら変更を加えない（イミュータブルな）基盤として扱うのが原則です。ソースコードやロードモジュールなどのように、開発期間中に 頻繁に更新される データをイメージ内に含めると、コード修正のたびにイメージの再ビルドが必要になり非効率です。そのため、更新頻度が高いものはバージョン管理システム等で別途管理する設計が求められます。

高得点のポイント

• ソースコードやロードモジュールが「頻繁に更新される」という動的な性質を持つことに着目できているか。
• 「〜だから」「〜ため」のように、コンテナイメージに含めない理由として論理的な文脈が成立しているか。
• 20字以内という文字数制限を厳守できているか。

本問は、開発環境の構築要件に基づき、指定されたミドルウェアのバージョンを正確に読み取って記述する問題です。

コンテナを用いて本番環境と同等の開発環境を再現する場合、ベースとなるミドルウェアのバージョンを正確に一致させることが重要です。問題の表等から該当するミドルウェアのバージョンとして「10.1.2」を正しく抜き出す必要があります。

高得点のポイント

• 表や問題文の指定から読み取ったバージョン番号「10.1.2」を、誤字脱字なく正確に抜き出しているか。

本問は、前問と同様に、開発環境構築に必要なミドルウェアのバージョンを正確に特定し記述する問題です。

該当する要件定義や表の中から、対象となるミドルウェアのバージョンとして「15.3.3」を漏れなく正確に抜き出しているかが問われます。コンテナ型仮想化では環境の再現性がメリットとなるため、バージョン指定の正確な把握は基礎的な設計能力として不可欠です。

高得点のポイント

• 表や問題文の指定から読み取ったバージョン番号「15.3.3」を、誤字脱字なく正確に抜き出しているか。

本問は、開発用PCからコンテナ内で動作するWebアプリケーションにアクセスする際の、正しいURL指定を問う問題です。

正解は イ（https://localhost:10443/） です。

ホストOSのWebブラウザからコンテナにアクセスする場合、アクセス先のホスト名はホストOS自身を指す localhost となります。また、コンテナ側の通信ポート（例: 443）に対して、ホスト側のポート 10443 がポートフォワード設定によってマッピングされているため、アクセス時にはホスト側のポート番号を指定する必要があります。

各選択肢の解説

• ア: ポート番号が指定されておらず、デフォルトの443番ポートへのアクセスとなってしまうため誤りです。
• イ（正解）: ホスト名に localhost を用い、ホスト側にマッピングされたポート 10443 を正しく指定しています。
• ウ: 本番環境向けの外部ドメインが指定されており、ローカルの開発環境へのアクセス先として不適切です。
• エ: ドメインが外部向けとなっており、ローカル上のコンテナを正しく指定できていません。

本問は、ホストOSとコンテナ間でのディレクトリの共有（バインドマウント）設定に基づき、コンテナ内での正しいファイルパスを導き出す問題です。

ホストOS上のディレクトリがコンテナ内の特定の基準ディレクトリ（例： /app/ ）にマウントされた場合、ホスト側にある対象ファイル FuncX/test/test.txt は、コンテナ内において基準ディレクトリ直下の階層にそのままマッピングされます。したがって、コンテナ内での絶対パスは「/app/FuncX/test/test.txt」となります。

高得点のポイント

• マウント先の基準パスとホスト側のディレクトリ構造を正しく組み合わせているか。
• 「パス名/ファイル名の形式で」という問題の指定に従い、先頭のスラッシュから拡張子まで正確に記述できているか。

本問は、要件定義や環境構成一覧（表1）の中から、利用目的に合致する適切なコンテナイメージ名を選択・抽出する問題です。

レストラン予約サービスにおける「dec」環境向けのコンテナとして、事前に定義されたイメージ名の中から該当するものを探し出す必要があります。表から読み取れる正確なイメージ名である「img-dev_dec」を字句通りに解答することが求められます。

高得点のポイント

• 表1中に定義されているコンテナイメージ名から「img-dev_dec」を過不足なく抜き出せているか。
• 「表1中の字句を用いて」という形式指定に従っているか。