1. docker

도커(Docker)란 무엇인가?

도커는 컨테이너 기반 가상화 도구이며, 애플리케이션을 컨테이너라는 단위로 실행하고 배포하는 기술이다. Go언어로 작성되었으며 리눅스 컨테이너 기반으로 하는 오픈소스 가상화 플랫폼이다.

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.

예를 들어보자.

• 집에 한 대의 컴퓨터가 있다.

• 형제가 있거나 친구가 놀러왔을 때 여럿이서 컴퓨터를 사용하고 싶어한다.

• 그러나 컴퓨터는 한 번에 한 명의 사람만 사용할 수 있어 불편하다.

이 때 가상화 기술이 등장한다. 가상화 기술로 하나의 컴퓨터에서 여러 개의 가상 컴퓨터를 만든다.

가상 컴퓨터들은 각자의 공간에서 작업하기 때문에 서로 간섭하지 않고(격리된 환경), 각자 개인 공간에서 컴퓨터를 사용하는 것처럼 편리하게 사용할 수 있다. 어떤 사람은 게임을, 어떤 사람을 그림이나 숙제를 하듯이, 여러 명이 동시에 다양한 작업을 수행할 수 있다.

가상화 기술은 이러한 환경을 제공한다.

조금 어렵게는 다음과 같다.

• 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)

하나의 물리적인 컴퓨터 자원(CPU, 메모리, 저장장치 등)을 가상적으로 분할하여 여러 개의 가상 컴퓨터 환경을 만들어 내는 기술이며, 이를 통해 물리적인 컴퓨터 자원을 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

• 호스트 컴퓨터에서 하이퍼바이저라는 소프트웨어를 사용하여 여러 개의 독립적인 가상 환경을 생성

• 각 가상 머신은 완전한 운영 체제와 애플리케이션을 포함

• 호스트 컴퓨터의 자원을 가상적으로 할당받아 사용

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

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

하이퍼바이저(Hypervisor)란?

• 가상 머신을 생성하고 구동하는 소프트웨어

• OS에 자원을 할당 및 조율

• OS들의 요청을 번역하여 하드웨어에 전달

핵심은 아래와 같다.

• 호스트의 자원을 가상적으로 할당받아 사용

• 자체 커널을 가지고 있으며, 완전한 운영 체제와 애플리케이션을 포함

vm

컨테이너(Container)

• 호스트 운영 체제 커널을 공유

• 여러 개의 격리된 프로세스를 실행하는 경량화된 방식

• 각 컨테이너는 응용 프로그램을 실행하는 데 필요한 모든 것을 포함하며, 호스트의 리소스를 공유하여 실행

• 가상 머신보다 가볍고 시작 시간이 빠르며, 자원 소비가 적음

• 각 컨테이너는 호스트와 컨테이너 간의 격리를 제공하며, 프로세스 수준의 격리를 통해 여러 응용 프로그램을 동일한 호스트에서 안전하게 실행할 수 있음

핵심은 아래와 같다.

• 호스트의 리소스 공유

• 호스트 운영체제 위에 여러개의 격리된 환경(프로세스) 생성

vm

어떤 것을 선택해야 하는가?

가상 머신은 완전한 운영 체제 환경이 필요한 경우에 유용하며, 컨테이너는 경량화된 환경에서 응용 프로그램을 실행하고 관리하는데 효율적이다.

일반적으로 애플리케이션을 배포하기 위해서는 컨테이너가 선호된다.

컨테이너는 VM에 비해서 왜 가볍고 빠른가?

1. 공유 커널

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

2. 리소스 공유

컨테이너는 호스트 시스템의 자원을 공유해서 실행되지만, VM은 물리적은 자원을 할당 받아서 사용하기 때문에 더 많은 오버헤드가 발생한다. 이는 컨테이너가 가상 머신보다 더 효율적으로 자원을 활용할 수 있도록 해준다.

3. 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.

4. 가상화 계층의 차이

VM은 하이퍼바이저를 사용하여 호스트 시스템과 각 VM 사이의 추상화를 제공한다. 반면에 컨테이너는 호스트 운영 체제의 커널을 직접 사용하므로 더 적은 추상화 계층이 필요하다. 이는 더 적은 오버헤드와 더 빠른 성능을 가져온다.

차이점

• 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.

그렇다면 다시 도커란 무엇인가

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.

도커의 장점

• 표준화된 환경

  • 도커 컨테이너는 애플리케이션에 필요한 모든 종속성을 포함하여, 개발/프로덕션 환경이 동일해진다.

  • 어떤 컴퓨터에서든 동일한 환경을 제공하기 떄문에, 환경설정의 어려움이 없다.

• 이식성/유연성

  • 도커 컨테이너는 어디에서나 실행될 수 있기 때문에, 로컬 컴퓨터에서 컨테이너 안에서 개발하고, 도커 이미지로 패키징하여 클라우드 또는 온프레미스 서버 혹은 다른 환경에서 실행이 가능하다.

• 자원 효율성

  • 도커 컨테이너는 가상 머신보다 가벼우며, 여러 개의 컨테이너를 하나의 호스트에서 실행할 수 있다.

  • 이는 더 많은 애플리케이션을 동일한 하드웨어 리소스로 실행할 수 있고, 자원의 효율성을 높일 수 있다.

• 빠른 배포 및 확장성

  • 도커는 애플리케이션을 컨테이너로 패키징하고 배포하고 확장하는 것이 간단하다.

  • 새로운 버전의 애플리케이션을 빠르게 배포하고 확장 가능하여, 트래픽 증가에도 대응할 수 있다.

도커 아키텍쳐(Docker Architecture)

• Docker Client

• Docker Host

• Docker Registry

Docker Client

• 도커를 사용하기 위한 커맨드 라인 도구

• 도커 클라이언트를 통해 도커 호스트와 상호작용하고, 도커 이미지 및 컨테이너를 관리(시작/중지/삭제 등)

• docker 명령어를 사용하면 Docker daemon으로 보내어 실행

Docker Host(Docker Server)

• 도커 컨테이너를 실행하는데 사용되는 가상 머신(도커 엔진이 설치되어 있는 가상 머신)

• 도커 이미지 저장, 컨테이너 실행, 도커 클라이언트와 통신

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

• 호스트 운영 체제의 리소스를 사용하여 컨테이너를 실행하고 관리

Docker Demon

• 도커 엔진의 핵심 구성 요소

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

• 외부에서 이미지를 다운로드하고 빌드하는 작업을 수행

Docker Registry

• 도커 이미지를 저장하는 중앙 저장소

• 도커 클라이언트는 도커 레지스트리에서 이미지를 검색/푸시/풀 할 수 있음

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

Docker file

• 도커 이미지를 빌드하기 위한 텍스트 파일

• 도커 이미지를 구성하는 명령어와 설정 포함

• 도커 파일을 사용하여 반복적인 이미지 빌드 자동화

Docker image

• 도커 컨테이너를 실행하는데 필요한 파일과 설정을 포함하는 가볍고 독립적인 실행 가능 패키지

• 도커 레지스트리에서 가져올 수 있고, 도커 파일을 사용하여 빌드할 수도 있음

Docker container

• 도커 이미지의 인스턴스

• 격리된 환경에서 실행됨

• 호스트 자원을 공유하며, 호스트와 격리된 프로세스