[🐳 Docker] 도커의 개념

🐳 도커란 컨테이너 기술을 기반으로 어플리케이션을 패키징할 수 있는 도구이다. 

 

서버 개발 시 개발 환경이 바뀌면 컴퓨터 세팅이나 프로그램 등을 처음부터 다시 설정해야하는 상황이 발생할 수 있다..

내 컴퓨터뿐만 아니라 다른 컴퓨터에서도 동일한 환경으로 동작할 수 있도록 세팅해야하는데 이를 편리하게 도와주는 것이 도커다.

 

어플리케이션이 구동하는데 필요한 System tools, Dependencies, 환경변수 등 다양한 리소스들을 도커 컨테이너에 담아 저장한 후, 다른 서버에 해당 도커 컨테이너를 다운받아 안정적으로 구동될 수 있도록 한다.

어플리케이션을 구동하는데 필요한 것들을 설정하고 준비해야하는 번거로움을 줄여주는 유용한 툴이라 생각하면 된다 !

 

💡 컨테이너란 ? 

VM에서 경량화된 것이 컨테이너다. 구동하려는 어플리케이션을 실행할 수 있는 환경까지 감싸서 어디서든 쉽게 실행할 수 있도록 해주는 기술이다. 운영체제를 포함한 VM과 달리 컨테이너는 운영체제를 포함하지 않고 컨테이너 엔진이 설치된 Host OS를 공유한다. (컨테이너 엔진 = Docker)

 

🐋 도커 구성요소 

Docker File과 Docker Image를 이용해 컨테이너를 구동한다. 

 

비유하자면...

 

프로그램이 필요할 때 app store에서 찾는다 = 필요한 sw를 docker hub에서 찾는다.

프로그램은 app store에서 다운받아 저장하는 것이다 = image는 docker hub에서 찾아 저장한다. 

프로그램을 실행하면 프로세스가 동작한다 = image를 실행해 컨테이너가 생성된다. 

 

docker hub에서 image 다운 받기 = pull

image를 실행시키기 = run

 

 

 

도커 파일

컨테이너를 어떻게 만들어야하는지 설명해주는 문서로 도커 이미지를 자동으로 빌드하기 위한 스크립트 파일이다.

기본 이미지 설정, 실행할 명령어, 추가할 파일 및 디렉토리, 환경 변수 설정 등 이미지 생성에 필요한 지시어 포함하여 배포 과정을 표준화하고 자동화할 수 있다. 

 

• 어플리케이션을 구동하는데 필요한 파일
• 어떤 프레임워크나 라이브러리를 설치해야하는지 외부 dependencies 명시
• 필요한 환경변수 설정

 

 

도커 허브 / 레지스트리

• 도커 허브 : 도커 이미지를 찾고 공유, 관리할 수 있는 공식적인 클라우드 기반 서비스 및 저장소
• 도커 레지스트리 : 도커 이미지를 저장하고 배포하기 위한 서버 측 응용프로그램으로 사용자가 자신의 서버에 직접 설치하여 개인 또는 조직 내부에서 사용할 수 있는 프라이빗 저장소를 만들 수 있게 한다. 👉 비공개 프로젝트나 내부적으로 사용되는 이미지를 안전하게 관리하고 싶은 조직에 적합한 솔루션

 

 

 

도커 이미지 

도커 이미지는 컨테이너를 실행하는 데 필요한 파일 시스템과 실행 환경을 포함하고 있다. 

작성한 도커 파일을 이용해서 이미지를 build 한다.

실행되고 있는 어플리케이션 상태를 snapshot 해서 image로 만들어두는 것으로 생각하면 된다. 

👉 컨테이너를 실행할 수 있는 파일 = Docker Image

 

💡 pull과 build의 차이는 ? 

• pull : 도커 이미지를 도커 허브와 같은 registry에서 내려받는다. 이미지를 로컬 시스템에 다운로드하여 저장하는 것일 뿐 수정하거나 커스터마이징은 불가하다. 

docker pull 이미지이름:태그

• build : 도커 이미지를 로컬 시스템에서 새로 빌드한다. Dockerfile이라는 설정 파일을 사용해 이미지를 정의하고 사용자 지정 이미지를 만든다. 

docker build -t 이미지이름:태그 경로

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👉 pull은 이미 구성된 이미지를 다운받아 사용 + 수정 및 커스터마이징 X

build는 사용자 지정 이미지 빌드 및 커스터마이즈 + Dockerfile 통해 이미지 정의

 

 

도커 컨테이너

독립된 개발환경으로, build 된 이미지가 실행된 상태이며 동일한 이미지를 사용하여 여러 컨테이너를 동시에 실행할 수 있다.

격리된 환경에서 어플리케이션과 그 의존성을 캡슐화하며 호스트와 독립적인 파일시스템, 프로세스를 가지고 있다. 

그러므로 하나의 어플리케이션에 오류가 나도 다른 어플리케이션에 영향을 주지 않는다. (하나의 컨테이너가 여러 작업을 하는 것 지양 !)

Host OS의 커널을 공유하므로 컨테이너의 상태가 변하거나 삭제되더라도 이미지는 변하지 않고 그대로 존재한다. 

 

 

 

🔹 컨테이너가 탄생한 이유 

• 60-70년대에는 컴퓨터가 한 어플리케이션 실행을 담당하는 것이 일반적 ➔ 프로세스(OS에서 실행 중인 프로그램의 인스턴스) 오래 걸림 
• 커널은 HW와 SW 간의 통신을 관리하며 시스템 자원과 다양한 컴퓨터 작업을 효율적으로 조정하고 제어 👉 프로세스는 커널에 의해 생성되고 관리됨
• 소프트웨어 서비스 장애 발생 ➔ 컴퓨팅 자원을 최대한 공유해서 사용해 빠르게 만들기 위해 자원 분리해서 사용 
  
• VM 사용 👉 Guest Operating System 할당해서 격리
• 컨테이너 사용 👉 Host Operating System에서 격리 (운영체제 수준에서 격리) = Host 운영체제 커널 공유 ➔ 훨씬 가벼워짐 

🔹 커널

• User Mode : 응용 프로그램이 실행되고 사용자가 시스템에 접근하는데 사용됨 👉 프로세스가 제한된 시스템 자원에만 접근 가능. 운영체제에 서비스를 요청하기 위해 System call을 사용하여 커널 모드로 전환
• Kernel Mode : 운영체제가 전체 시스템 자원과 하드웨어에 접근 가능 

 

 

도커 엔진

컨테이너를 생성하고 관리하는 기능을 제공하는 클라이언트-서버 형태의 어플리케이션이다.

세 가지 구성 요소로 이루어져 있다.

 

• 도커 데몬 : 컨테이너 관리를 위한 백그라운드 프로세스로 이미지 생성, 컨테이너 실행, 네트워크 설정 등의 도커 주요 기능을 실행하고 관리한다. 컨테이너의 생성, 실행, 중지와 같은 생명주기를 관리하며 이미지를 빌드하고 저장소에서 이미지를 가져오는 역할을 수행한다. 
• 도커 CLI 클라이언트 : 사용자가 커맨드 라인을 통해 도커 엔진과 상호작용할 수 있게 하는 인터페이스
• REST API : 도커 데몬과 통신하는 인터페이스

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🔹 동작 방식 

1. 이미지 다운로드 또는 빌드 : 컨테이너를 실행하기 전에 도커 엔진은 해당 어플리케이션을 실행하는 데 필요한 모든 파일과 설정이 포함된 도커 이미지가 필요함 👉 도커 허브나 다른 이미지 저장소에서 이미지를 다운로드하거나 Dockerfile을 정의해 새로운 이미지 빌드
2. 컨테이너 생성 : 이미지 준비되면 사용자가 도커 데몬에게 컨테이너 생성 요청 👉 네트워크 설정이나 볼륨 마운트와 같은 추가적인 옵션 지정 가능 
3. 컨테이너 실행 : 도커 데몬이 컨테이너 내부에서 정의된 어플리케이션을 실행 👉 이 과정에서 컨테이너는 독립된 파일 시스템, 네트워크 인터페이스, 프로세스ID 공간 등을 갖게 되며 이는 컨테이너를 호스트 시스템과 격리된 환경에서 실행되게 함
4. 컨테이너 관리 : CLI 통해 실행 중인 컨테이너 조회, 로그 확인, 중지 또는 삭제 가능
5. 리소스 관리 : Cgroups와 네임스페이스와 같은 리눅스의 핵심 기능 사용하여 컨테이너의 리소스 사용량 제한하고 컨테이너 간의 격리 유지 

 

 

 

도커 볼륨 

컨테이너의 디렉토리와 운영체제(Host)의 디렉토리를 연결하는 방식이다.

 

만약 docker의 컨테이너를 삭제하면 컨테이너 내부의 데이터 또한 삭제된다. 

컨테이너가 삭제되어도 데이터를 영구적으로 저장하려면 volume을 사용하면 된다. 

컨테이너를 실행시킬 때 볼륨 설정을 하면된다. 

Volumes에서 Host path와 Container path에 입력한 것은 디렉토리로,

Host path와 container path 디렉토리를 연결하겠다는 의미이다. 

 

 

이미지 배포

1. 로컬에 Docker를 설치하고 Dockerfile을 만든다.

2. Dockerfile을 build해서 Image로 만든다.

3. Image를 Container Registry에 push한다.

4. 다른 서버에 Docker를 설치하고 Container Registry에 있는 Image를 pull한다.

5. Docker에서 Image를 run 한다.

 

 

참고 자료

https://www.linkedin.com/pulse/kernel-mode-v-user-pallab-sarma/