도커 (Docker)

🐳 도커와 가상화

1️⃣ 가상화 이전의 방식

• 가상화 기술이 생기기 이전에는 대부분 물리적 컴퓨터(서버)에서 한번에 하나의 OS만 사용하는 것이 보편적인 운영 방식이었다.
• 이 방식은 안정적이었지만 남는 서버 자원을 방치시키기 때문에 비효율적인 경우가 많았다.

프로세스

• 프로그램이 실행되는 단위로, 모든 프로세스는 OS로부터 고유 공간(메모리)를 보장받는다.

기존 방식에서는 User 계층에서 프로세스가 실행되고 Kernel 계층에서 프로세스를 관리하며 H/W 계층에서는 CPU와 RAM에 메모리를 할당받는다.

 

2️⃣ 하이퍼바이저 가상화 (Hypervisor Virtualization)

• 위와 같은 비효율성을 해결하기 위해 하나의 컴퓨터에서 다수의 독립적인 OS를 운영할 수 있는 하이퍼바이저 기반 가상화 기술이 등장하였다.
• 하이퍼바이저 (Hypervisor)
  • 운영체제의 여러 인스턴스가 동일한 물리적 컴퓨팅 리소스를 공유하여 동시에 실행될 수 있게 하는 소규모 소프트웨어 계층
  • 하이퍼바이저에 의해 생성되고 관리되는 운영체제를 Guest OS라고 부르며, 각 Guest OS는 완전히 독립된 공간과 시스템 자원을 할당받는다.

하이퍼바이저 가상화

• VMware, VirtualBox와 같은 대표적인 가상화 서비스도 이와 마찬가지로 Host OS 위 다수의 Guest OS를 가상화하여 사용하는 방식이다.
• 하지만 이렇게 여러 Guest OS를 가상화여 사용하는 방식은 기술적으로 무거워지는 단점이 있다.
  • 각각의 OS들을 위해 매번 자원을 할당 해야하기때문에 보다 많은 시간과 리소스가 소요
  • 가상 머신을 배포할 때, Guest OS를 사용하기 위한 라이브러리, 커널 등을 전부 포함해야 하기 때문에 용량이 매우 커진다.

3️⃣ 컨테이너 가상화 (Container Virtualization)

• 위와 같은 하이퍼바이저 기반 가상화의 문제점을 해결하기 위해, 프로세스를 격리된 환경에서 실행하는 기술, 즉 컨테이너 가상화 기술이 등장했다.

컨테이너

• 흔히 우리가 알고있는 컨테이너는 위 사진처럼 화물 수송에 주로 쓰이는, 쇠로 만들어진 큰 상자를 의미한다.
• 이 컨테이너 안에는 다양한 화물을 넣을 수 있고, 운반이 쉬우며 규격화되어 있어 다른 운송수단으로 쉽게 옮길 수 있다.
• 이처럼 서버에서 말하는 컨테이너는 애플리케이션이 다양한 환경에서 빠르고 안정적으로 실행 가능하도록 필요한 모든 요소(프로그램, 실행환경 등)들을 모두 담아놓은 것을 의미한다.

• 컨테이너 가상화는 OS 자체를 가상화하는 것이 아닌, OS 레벨에서의 가상화 기술로 컨테이너에 필요한 커널을 공유함과 동시에 프로세스를 격리된 환경에서 실행한다.
• 이런 방식은 매우 가볍고 빠르게 동작하며, 하나의 프로세스(컨테이너)를 안에는 애플리케이션 구동에 필요한 라이브러리외 기타 구성 파일들만 존재하기 때문에 배포 시 용량이 줄어든다.

컨테이너 가상화

🐳 도커의 구성요소

1. Docker Daemon
   •  API 요청을 수신하고 이미지, 컨테이너, 네트워크 및 볼륨과 같은 Docker 객체를 관리
   • 다른 데몬과 통신하여 도커 서비스 관리 가능
2. Docker Client
   • 사용자가 Docker Daemon과 상호작용하는 기본 방법, 사용자가 입력한 명령어를 전달/수행
   • 둘 이상의 데몬과 통신 가능
3. Docker Host
   • 도커가 띄워져 있는 서버, 컨테이너와 이미지 관리
4. Docekr Image
   • 구동에 필요한 프로그램과 라이브러리, 소스코드 등을 패키징한 파일
5. Docekr Container
   • 이미지를 배포하여 실행한 상태, 단일 이미지를 다수 컨테이너에서 구동 가능
6. Docker Registry
   • 도커 이미지 저장소로 Docker Hub는 누구나 사용할 수 있는 공개형 Registry
   • docker pull 명령어를 통해 필요한 이미지를 가져오고, 가져온 이미지를 docker run 하면 컨테이너가 된다.
   • docker push 를 통해 이미지를 푸시할 수 있다.

🐳 도커 동작 원리

1. 이미지 작성 : 개발자는 도커 이미지를 작성한다.
   • 이미지는 Docker file이라는 텍스트 파일에 정의되며, 이 파일에는 애플리케이션의 구성 요소, 종속성, 설정 등을 기술한다.
2. 이미지 빌드 : 개발자는 Docker file을 사용해 도커 이미지를 빌드한다.
   • 도커 엔진은 Docker file을 읽고 이미지를 구성하기 위해 필요한 작업을 수행한다.
   • 이 과정에서 필요한 패키지, 라이브러리, 설정 등이 이미지에 포함된다.
3. 이미지 배포 : 빌드된 도커 이미지는 레지스트리에 저장되거나 공유된다.
   • 도커 허브(Docker Hub)는 가장 널리 사용되는 공개 이미지 레지스트리이다.
   • 또는 조직 내에서 프라이빗 레지스트리를 사용해 이미지를 관리할 수 있다.
4. 컨테이너 생성 : 개발자는 도커 이미지를 사용해 컨테이너를 생성한다.
   • 컨테이너는 이미지의 인스턴스로서 실행 가능한 단위이다.
   • 컨테이너는 이미지의 상태를 캡쳐하고, 독립된 파일 시스템과 네트워크를 가지며, 실행 중인 애플리케이션에
     대한 환경을 제공한다.
5. 컨테이너 실행 : 생성된 컨테이너는 독립된 환경에서 애플리케이션을 실행한다.
   • 도커 엔진은 컨테이너를 호스트 시스템에서 격리하고 필요한 리소스(메모리, CPU 등)를 할당한다.
   • 컨테이너는 호스트 시스템과는 독립적으로 동작하며, 여러 개의 컨테이너가 동시에 실행될 수 있다.
6. 컨테이너 관리 : 컨테이너는 실행 중인 상태를 유지하며, 필요에 따라 시작, 중지, 재시작, 제거 등의 작업을 수행할 수 있다.
   • 개발자는 컨테이너를 관리하고 필요한 변경사항을 반영할 수 있다.

 

❗ 쿠버네티스 (Kubernates)

※ 추가 정리 예정