Docker

🧐 What is Docker

  • 컨테이너 기반 가상화 도구

  • 애플리케이션을 컨테이너라는 단위로 실행하고 배포하는 기술

  • Go언어로 작성된 리눅스 컨테이너 기반으로 하는 오픈소스 가상화 플랫폼

조금 더 자세하게 설명하기 위해서는 몇 가지 알아야 하는 키워드가 있다.

  • 가상화 기술

  • 컨테이너

🧵 가상화 기술

가상화 기술은 하나의 컴퓨터를 여러 개의 컴퓨터를 사용하는 것 처럼 사용할 수 있게 하는 기술이다. 즉, 하나의 컴퓨터에서 다수의 가상 환경을 만들어 프로그램이나 운영 체제를 실행하는 기술이다.

호텔과 방의 비유는 가상화 기술을 쉽게 이해하는데 도움이 된다.

한 건물에 한 사람이 살 수 있다고 가정한다. 이 건물은 컴퓨터의 물리적 하드웨어를 나타낸다. 각각의 사람 (운영체제 및 애플리케이션)은 해당 건물을 독점적으로 사용한다. 이는 매우 비효율적이다.

이제 같은 건물(물리적 하드웨어)에 호텔을 지었다고 생각하자. 호텔은 여러 개의 방으로 구성되어있으며, 각각의 방은 독립적으로 운영된다. 각 방은 가상 머신(VM)을 나타낸다. 호텔은 가상화 소프트웨어 (하이퍼바이저) 역할을 한다. 각 방에는 여러 손님(운영체제 및 애플리케이션)이 머물 수 있다.

📚 하이퍼바이저

물리적 하드웨어 자원을 여러 가상 머신(VM)으로 분할하고 관리하는 가상화 소프트웨어

  • OS에 자원을 할당 및 조율

  • OS들의 요청을 번역하여 하드웨어에 전달

가상화 기술의 실제 예

  • 상황: 개발 팀에서 여러 운영체제를 테스트

  • 비유

    • 여러 방이 있는 호텔을 사용한다.

    • 각 방에 Windows, Linux, macOS 등의 운영체제를 설치한다.

    • 개발자는 각각의 방에서 독립적으로 운영체제를 테스트할 수 있다.

  • 실제 예: VMware나 VirtualBox를 사용하여 하나의 물리적 컴퓨터에서 여러 운영체제를 동시에 실행한다.

가상화 기술의 장점

  • 효율성: 하나의 큰 건물(물리적 하드웨어)에 여러 방(가상 머신)을 만들어 리소스를 효율적으로 사용

  • 유연성: 필요에 따라 방(가상 머신)을 추가하거나 제거

  • 격리: 한 방에서 문제가 발생해도 다른 방에 영향을 미치지 않음

가상화 기술을 통해 컴퓨터 자원을 더 효율적으로 사용하고, 독립된 환경을 제공하여 여러 운영체제와 애플리케이션을 동시에 실행할 수 있다. 이를 통해 비용 절감, 유연성 및 확장성을 제공한다.

가상화 기술은

  • 하드웨어 리소스(프로세서, 메모리, 저장소 등)를 추상화 한다.

  • 메모리, 하드웨어, 컨테이너, 네트워크를 가상화 한다.

가상 머신(Virtual Machine, VM) VS 컨테이너(Container)

가상화 기술에는 가상 머신 (Virtual Machine, VM)과 컨테이너(Container)방식이 존재하며, 각자 다른 접근 방식을 가지고 있다.

가상 머신 (Virtual Machine, VM)

  • 호스트 컴퓨터에서 하이퍼바이저라는 소프트웨어를 사용하여 여러 개의 독립적인 가상 환경을 생성하여, 하나의 물리적인 컴퓨터 자원(CPU, 메모리, 저장장치 등)을 가상적으로 분할한다. (호스트 컴퓨터의 자원을 가상적으로 할당받아 사용)

  • 각 가상 머신은 완전한 운영 체제와 애플리케이션을 포함한다.

  • 각 VM은 자체 커널을 가지고 있으며, 호스트와는 완전히 격리된 환경에서 실행한다.

  • 가상 머신은 비교적 무겁고 느리지만, 다양한 운영 체제를 호스트하는 데 유용하다.

핵심은 아래와 같다.

  • 호스트의 자원을 가상적으로 할당받아 사용

  • 자체 커널을 가지고 있으며, 완전한 운영 체제와 애플리케이션을 포함

컨테이너(Container)

  • 호스트 운영 체제 커널을 공유한다.

  • 여러 개의 격리된 프로세스를 실행하는 경량화된 방식이다.

  • 호스트의 리소스를 공유해 실행하며, 각 컨테이너는 응용 프로그램을 실행하는 데 필요한 모든 것을 포함한다.

  • 가상 머신(VM)보다 가볍고 시작 시간이 빠르며, 자원 소비가 적다.

  • 각 컨테이너는 호스트와 컨테이너 간의 프로세스 수준의 격리를 제공하여, 여러 응용 프로그램을 동일한 호스트에서 안전하게 실행할 수 있다.

핵심은 아래와 같다.

  • 호스트의 리소스 공유

  • 호스트 운영체제 위에 여러개의 격리된 환경(프로세스) 생성

어떤 것을 선택해야 하는가

  • 가상 머신은 완전한 운영 체제 환경이 필요한 경우에 유용하다.

  • 컨테이너는 경량화된 환경에서 응용 프로그램을 실행하고 관리하는데 효율적이다.

일반적으로 애플리케이션을 배포하기 위해서는 자원을 더욱 효율적으로 사용하고 가벼운 컨테이너가 선호된다.

컨테이너는 가상 머신에 비해서 왜 가볍고 빠를까

  • 공유 커널

    • 컨테이너는 호스트 운영 체제의 커널을 공유하는 반면, VM은 각 VM이 독립적인 운영 체제 커널을 가지고 있다. 이로 인해, 컨테이너는 VM보다 훨씬 적은 용량을 차지하며 시작 시간도 더 빠르다.

  • 리소스 공유

    • 컨테이너는 호스트 시스템의 자원을 공유해서 실행되는 반면, 가상 머신은 물리적인 자원을 할당 받아서 사용되기 떄문에, 더 많은 오버헤드가 발생한다.

  • 이미지 구조

    • 컨테이너 이미지는 응용 프로그램과 그에 필요한 종속성만 포함하는 반면, VM 이미지는 완전한 운영 체제와 애플리케이션을 포함하고 있다. 따라서 컨테이너 이미지는 더 작고 가볍다.

  • 가상화 계층의 차이

    • VM은 하이퍼바이저를 사용하여 호스트 시스템과 각 VM 사이의 추상화를 제공

    • 컨테이너는 호스트 운영 체제의 커널을 직접 사용하므로 더 적은 추상화 계층이 필요하다.

    • 이는 더 적은 오버헤드와 더 빠른 성능을 가져온다.

차이점 정리

  • 가상화 레벨

    • 가상 머신: 하드웨어 레벨에서 가상화를 제공하며 각 가상 머신에는 고유의 OS가 있음.

    • 컨테이너: 운영체제 레벨에서 가상화를 제공하고 호스트 OS를 공유.

  • 리소스 사용

    • 가상 머신: 완전히 독립된 환경을 제공하기 때문에 더 많은 리소스를 소비함.

    • 컨테이너: 가벼우며 필요한 리소스만 사용하여 훨씬 더 효율적임.

  • 부팅 시간

    • 가상 머신: OS를 포함하므로 부팅에 더 긴 시간이 걸림.

    • 컨테이너: 가상 머신에 비해 월등한 속도로 (몇 초 내) 시작할 수 있음.

  • 관리 및 유지보수

    • 가상 머신: OS를 포함하므로 패치, 보안 업데이트 등 관리가 더 복잡할 수 있음.

    • 컨테이너: 애플리케이션과 그 종속성만을 포함하므로 관리가 비교적 간단함.

도커는 컨테이너 기반 가상화 도구

도커에 대해서 다시 말하자면, 컨테이너 기반 가상화 도구이며, 애플리케이션을 컨테이너라는 단위로 격리하여 실행하고 배포하는 기술이다. 또한, 다양한 운영체제에서 사용할 수 있으며, 컨테이너화된 애플리케이션을 손쉽게 빌드, 배포, 관리할 수 있는 다양한 기능을 제공한다.

도커 아키텍쳐(Docker Architecture)

  • Docker Client

  • Docker Host(Docker Server)

  • Docker Registry

도커 클라이언트(Docker Client)

  • 사용자와 도커 데몬 간의 인터페이스 역할을 하며, 도커를 사용하기 위한 커맨드 라인 도구이다.

  • 사용자는 도커 클라이언트를 통해 도커 호스트의 도커 데몬에게 명령을 전달한다.

  • docker 명령어를 사용하면 Docker daemon으로 보내어 실행한다.

docker build
docker pull
docker run

도커 호스트(Docker Host, Docker Server)

  • 도커 엔진이 설치된, 도커 컨테이너를 실행하는데 사용되는 가상 머신이다.

  • 도커 이미지의 저장, 컨테이너 실행, 도커 클라이언트와 통신한다.

  • 도커 데몬을 실행하여 컨테이너를 생성/시작/중지 및 관리를 수행하는 역할 수행한다.

  • 호스트 운영 체제의 리소스를 사용하여 컨테이너를 실행하고 관리한다.

📚 Docker Demon

  • 도커 엔진의 핵심 구성 요소

  • 도커 호스트에서 실행되며, 도커 클라이언트와 상호 작용하고, 도커 이미지와 컨테이너를 관리

  • 외부에서 이미지를 다운로드하고 빌드하는 작업을 수행

도커 레지스트리(Docker Registry)

  • 도커 이미지를 저장하는 중앙 저장소이다.

  • 도커 클라이언트는 도커 레지스트리에서 이미지를 검색/푸시/풀 할 수 있다.

  • 도커 호스트에서 실행되며, 도커 클라이언트와 상호 작용하고, 도커 이미지와 컨테이너를 관리한다.

Dockerfile, Docker Image, Docker Container

Dockerfile

도커 이미지를 빌드하기 위한 텍스트 파일이며, 도커 이미지를 구성하는 명령어와 설정이 포함된다. 도커 파일을 사용하여 반복적인 이미지 빌드를 자동화 할 수 있다.

Docker image

도커 컨테이너를 실행하는데 필요한 파일과 설정을 포함하는 가볍고 독립적인 실행 가능 패키지이다. 도커 레지스트리에서 가져올 수 있고, 도커 파일을 사용하여 빌드할 수도 있다.

Docker container

도커 이미지의 인스턴스이며, 격리된 환경에서 실행된다. 호스트 자원을 공유하지만, 호스트와는 프로세스 레벨에서 격리되어 실행된다.

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