2023.07.10

M1チップでのlimaによるDocker環境構築

こんにちは、次世代システム研究室のT.Iです。

最近、仕事用のPCがM1のMacbookに変わったのですが、その際にDocker環境を構築しました。今回はその時の話をします。

1.Docker環境の仕組み

limaはMacOS上でlinuxの仮想環境を構築できるツールです。virtualboxやdocker desktopなどと同じ位置付けです。

今回のlimaを使用したdocker環境の仕組みは以下のようになっています。

MacOS上にLimaでLinuxを立ち上げ、その中でDockerDaemonを起動します。実際に起動したContainerはLima上のLinuxとしてではなく、Limaで起動したLinuxの中のDocker Daemon上で動きます。

2.Limaの構築

limaは以下のようにhomebrewを使用してインストールできます。

$ brew install lima

limaでlinuxを起動する際は、yamlに設定を書きます。以下がM1でのDocker環境構築用のyamlです。

# Example to use Docker instead of containerd & nerdctl
# $ limactl start ./docker.yaml
# $ limactl shell docker docker run -it -v $HOME:$HOME --rm alpine

# To run `docker` on the host (assumes docker-cli is installed):
# $ export DOCKER_HOST=$(limactl list docker --format 'unix://{{.Dir}}/sock/docker.sock')
# $ docker ...

vmType: "vz"

rosetta:
  enabled: true
  binfmt: true


# This example requires Lima v0.8.0 or later
images:
- location: "https://cloud-images.ubuntu.com/releases/22.04/release/ubuntu-22.04-server-cloudimg-arm64.img"
  arch: "aarch64"

# CPUs: if you see performance issues, try limiting cpus to 1.
# ? Builtin default: 4
cpus: 8

# Memory size
# ? Builtin default: "4GiB"
memory: "24GiB"

# Disk size
# ? Builtin default: "100GiB"
disk: null

# Expose host directories to the guest, the mount point might be accessible from all UIDs in the guest
# ? Builtin default: null (Mount nothing)
# ? This file: Mount the home as read-only, /tmp/lima as writable
mounts:
- location: "~"
  # Configure the mountPoint inside the guest.
  # ? Builtin default: value of location
  mountPoint: null
  # CAUTION: `writable` SHOULD be false for the home directory.
  # Setting `writable` to true is possible, but untested and dangerous.
  # ? Builtin default: false
  writable: null
- location: "/tmp/lima"
  # ? Builtin default: false
  # ? This file: true (only for "/tmp/lima")
  writable: true
- location: "/path/to/mount_point/"
  writable: true

# Mount type for above mounts, such as "reverse-sshfs" (from sshocker) or "9p" (EXPERIMENTAL, from QEMU’s virtio-9p-pci, aka virtfs)
# ? Builtin default: "reverse-sshfs"
mountType: "virtiofs"

containerd:
  system: false
  user: false
provision:
- mode: system
  # This script defines the host.docker.internal hostname when hostResolver is disabled.
  # It is also needed for lima 0.8.2 and earlier, which does not support hostResolver.hosts.
  # Names defined in /etc/hosts inside the VM are not resolved inside containers when
  # using the hostResolver; use hostResolver.hosts instead (requires lima 0.8.3 or later).
  script: |
    #!/bin/sh
    sed -i 's/host.lima.internal.*/host.lima.internal host.docker.internal/' /etc/hosts
- mode: system
  script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    command -v docker >/dev/null 2>&1 && exit 0
    export DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
    curl -fsSL https://get.docker.com | sh
    # NOTE: you may remove the lines below, if you prefer to use rootful docker, not rootless
    systemctl disable --now docker
    apt-get install -y uidmap dbus-user-session
- mode: user
  script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    systemctl --user start dbus
    dockerd-rootless-setuptool.sh install
    docker context use rootless
probes:
- script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    if ! timeout 30s bash -c "until command -v docker >/dev/null 2>&1; do sleep 3; done"; then
      echo >&2 "docker is not installed yet"
      exit 1
    fi
    if ! timeout 30s bash -c "until pgrep rootlesskit; do sleep 3; done"; then
      echo >&2 "rootlesskit (used by rootless docker) is not running"
      exit 1
    fi
  hint: See "/var/log/cloud-init-output.log". in the guest
hostResolver:
  # hostResolver.hosts requires lima 0.8.3 or later. Names defined here will also
  # resolve inside containers, and not just inside the VM itself.
  hosts:
    host.docker.internal: host.lima.internal
portForwards:
- guestSocket: "/run/user/{{.UID}}/docker.sock"
  hostSocket: "{{.Dir}}/sock/docker.sock"
message: |
  To run `docker` on the host (assumes docker-cli is installed), run the following commands:
  ------
  docker context create lima --docker "host=unix://{{.Dir}}/sock/docker.sock"
  docker context use lima
  docker run hello-world
  ------

ファイルの設定項目についてです。まず起動するlinuxについての設定です。

vmType: "vz"  
rosetta: 
　　　　enabled: true 
　　　　binfmt: true

images:
 - location: "https://cloud-images.ubuntu.com/releases/22.04/release/ubuntu-22.04-server-cloudimg-arm64.img"
　　　　 arch: "aarch64"

今回エミュレータはrosettaを使用します。m1Macのcpuアーキテクチャはarm64ですが、rosettaを使用することによってamd64のエミュレートが可能となります。他にもエミュレータはいくつかありますが、amd64のContainerを起動した際動かないアプリケーションがあったり、動作が遅かったりするものがあるためrosettaを使用します。

rosettaをlimaで使用する際は上記のように、vmのアーキテクチャはarm64である必要があります。また、MacOSを13以上にアップデートする必要があります。

※rosettaだと大体のamd64アプリケーションは動作しますが、たまに一部動かないものがあります。

limaVMが使用できるcpu、メモリ、diskは以下の項目で設定できます。

# CPUs: if you see performance issues, try limiting cpus to 1. 
# ? Builtin default: 4 
cpus: 8
# Memory size 
# ? Builtin default: "4GiB" 
memory: "24GiB"
# Disk size 
# ? Builtin default: "100GiB" 
disk: null

MacOSへのマウントについては以下で設定できます。

# Expose host directories to the guest, the mount point might be accessible from all UIDs in the guest
# ? Builtin default: null (Mount nothing)
# ? This file: Mount the home as read-only, /tmp/lima as writable
mounts:
- location: "~"
  # Configure the mountPoint inside the guest.
  # ? Builtin default: value of location
  mountPoint: null
  # CAUTION: `writable` SHOULD be false for the home directory.
  # Setting `writable` to true is possible, but untested and dangerous.
  # ? Builtin default: false
  writable: null
- location: "/tmp/lima"
  # ? Builtin default: false
  # ? This file: true (only for "/tmp/lima")
  writable: true
- location: "/path/to/mount_point/"
  writable: true

# Mount type for above mounts, such as "reverse-sshfs" (from sshocker) or "9p" (EXPERIMENTAL, from QEMU’s virtio-9p-pci, aka virtfs)
# ? Builtin default: "reverse-sshfs"
mountType: "virtiofs"

注意点としては、limaでrosettaを使用する際にmountTypeはvirtiofsである必要があるということです。

最後にこちらはlimaVMが起動した際にDocker Daemonが立ち上がるようにする設定です。デフォルトだとnertctlが立ち上がります。

containerd:
  system: false
  user: false
provision:
- mode: system
  # This script defines the host.docker.internal hostname when hostResolver is disabled.
  # It is also needed for lima 0.8.2 and earlier, which does not support hostResolver.hosts.
  # Names defined in /etc/hosts inside the VM are not resolved inside containers when
  # using the hostResolver; use hostResolver.hosts instead (requires lima 0.8.3 or later).
  script: |
    #!/bin/sh
    sed -i 's/host.lima.internal.*/host.lima.internal host.docker.internal/' /etc/hosts
- mode: system
  script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    command -v docker >/dev/null 2>&1 && exit 0
    export DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
    curl -fsSL https://get.docker.com | sh
    # NOTE: you may remove the lines below, if you prefer to use rootful docker, not rootless
    systemctl disable --now docker
    apt-get install -y uidmap dbus-user-session
- mode: user
  script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    systemctl --user start dbus
    dockerd-rootless-setuptool.sh install
    docker context use rootless
probes:
- script: |
    #!/bin/bash
    set -eux -o pipefail
    if ! timeout 30s bash -c "until command -v docker >/dev/null 2>&1; do sleep 3; done"; then
      echo >&2 "docker is not installed yet"
      exit 1
    fi
    if ! timeout 30s bash -c "until pgrep rootlesskit; do sleep 3; done"; then
      echo >&2 "rootlesskit (used by rootless docker) is not running"
      exit 1
    fi
  hint: See "/var/log/cloud-init-output.log". in the guest
hostResolver:
  # hostResolver.hosts requires lima 0.8.3 or later. Names defined here will also
  # resolve inside containers, and not just inside the VM itself.
  hosts:
    host.docker.internal: host.lima.internal
portForwards:
- guestSocket: "/run/user/{{.UID}}/docker.sock"
  hostSocket: "{{.Dir}}/sock/docker.sock"
message: |
  To run `docker` on the host (assumes docker-cli is installed), run the following commands:
  ------
  docker context create lima --docker "host=unix://{{.Dir}}/sock/docker.sock"
  docker context use lima
  docker run hello-world
  ------

3.Dockerのインストール

MacOS上のターミナルからlimaVM上のDocker Daemonを操作するために、homebrewでdockerをインストールします。linux上のdocker Daemonを操作するため、もちろんdocker-composeも使用可能です。こちらも一緒にインストールします。

$ brew install docker docker-compose

4.LimaVmの起動

dockerのインストールが終わったら以下でlimaVMを起動します。

$ limactl start --name {VMName} {yaml}

{VMName}にはlimaで起動するlinuxの名前を入れます。また、{yaml}には最初に記載したlimaVMの設定をするためのyamlのパスを入れます。

次に、以下のコマンドを打ちます。limaVM内のdocker daemonとはsocketで通信するため、以下のコマンドでMacOS側のdockerクライアントにソケットの設定をします。

$ docker context create lima --docker "host=unix://{{.Dir}}/sock/docker.sock"

ここまで行えば、以下のように普通にDockerが使用できるようになるはずです。

$ docker ps 
CONTAINER ID IMAGE COMMAND CREATED STATUS PORTS NAMES

起動しているlimaVMを表示する際は以下でできます。

$ limactl list
NAME       STATUS     SSH                ARCH       CPUS    MEMORY    DISK      DIR
default    Running    127.0.0.1:60022    aarch64    8       16GiB     100GiB    ~/.lima/default

こちらでlimaVMのターミナルにログインできます。

$ limactl shell {name}

limaVMを停止する際は以下のコマンドでできます。

$ limactl stop {name}

削除はこちらでできます。

$ limactl delete {name}

{name}は起動しているlimaVMの名前です。

最後に

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