도커가 등장한 이유
도커(Docker)는 가상화 기술의 한 종류로서, 가상 머신(VM) 기반의 가상화보다 가볍고 효율적인 컨테이너 가상화를 제공한다.
- 도커가 등장한 이유는 다음과 같은 이유들이 있다.
- 개발과 운영의 간극
: 개발자는 애플리케이션을 개발할 때는 로컬 환경에서 실행하고 테스트하며, 운영팀은 실제 서버 환경에서 애플리케이션을 배포하고 운영해야 한다. 이러한 개발과 운영의 간극은 환경의 차이로 인해 문제가 발생할 수 있는 요인이다. - 환경 일관성의 필요성
:애플리케이션을 다양한 환경(로컬, 개발, 테스트, 운영 등)에서 실행해야 하는데, 각 환경마다 필요한 소프트웨어, 라이브러리, 설정 들이 다를 수 있다. 이로인해 환경 간의 일관성을 유지하고 애플리케이션을 이식하기 어렵게 만들 수 있다. - 리소스의 효율적인 관리
: 가상 머신(VM)은 완전한 운영 체제를 가상화하기 때문에 자원 소모가 크고, 여러 개의 가상 머신을 운영하기 위해서는 많은 리소스가 필요하다. 이는 비효율적인 자원 사용을 초래할 수 있다. - 빠른 개발과 배포의 요구
: 개발자는 빠른 개발 주기와 빠른 배포를 원한다. 전통적인 방식으로는 개발, 테스트, 스테이징, 운영 환경에 따라 애플리케이션을 설정하고 배포하는 데 많은 시간과 노력이 필요하다.
- 개발과 운영의 간극
이러한 문제점과 요구사항을 해결하기 위해 도커가 등장했다.
- 도커는 가볍고 효율적인 컨테이너 가상화를 제공하여 개발 환경과 운영 환경 사이의 간극을 좁히고, 환경 일관성을 유지하며 리소스를 효율적으로 관리할 수 있게 해준다.
- 이미지 기반의 패키징과 배포 방식을 통해 빠른 개발과 배포를 가능하게 한다.
이를 통해 애플리케이션 개발 및 운영의 생산성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
도커란?
도커(Docker)는 컨테이너 기반의 가상화 플랫폼으로서, 애플리케이션의 개발, 배포 및 실행을 단순화하기 위해 사용된다.
- 도커는 다음과 같은 기본 개념과 구성 요소로 이루어져 있다.
- 이미지(Image)
- 도커 이미지는 애플리케이션과 그 실행에 필요한 모든 것을 포함하는 읽기 전용 템플릿이다.
- 이미지는 컨테이너를 생성하는 데 사용되며, 애플리케이션, 라이브러리, 종속성, 설정 등을 패키징하여 포함한다.
- 도커 이미지는 계층(layer)으로 구성되어 있어 이전에 생성된 이미지를 기반으로 새로운 이미지를 만들 수 있고, 이를 통해 이미지의 공유와 재사용이 용이하다.
- 컨테이너(Container)
- 도커 컨테이너는 이미지를 기반으로 생성된 실행 가능한 인스턴스이다.
- 컨테이너는 격리된 환경에서 애플리케이션 및 해당 종속성을 실행할 수 있으며, 호스트 시스템과는 독립적으로 동작한다.
- 컨테이너는 운영체제의 일부 기능을 호스트 컴퓨터에 의존하기 때문에 물리 서버에도 리눅스 기능이 필요하며, 컨테이너의 내용도 리눅스 운영체제가 될 수밖에 없다.
- 각 컨테이너는 자체 파일 시스템, 네트워크를 가지며, 프로세스를 실행할 수 있다.
- 컨테이너는 자유로이 옮길 수 있다.
- 실제로는 컨테이너 자체를 옮긴다기보다는 컨테이너 정보를 내보내기한 후 다른 도커 엔진에서 복원하는 형태가 된다.
- 이런 특성을 이용해 똑같은 상태로 튜닝한 컨테이너를 팀원 전원에게 배포해 모두가 동일한 개발환경을 사용할 수 있다.
- 도커만 설치되어 있다면 운영체제가 달라도 이를 신경 쓰지 않고 컨테이너를 옮길 수 있다.
- 즉, 도커를 이용하면 물리적 환경의 차이, 서버 구성의 차이를 무시할 수 있으므로 운영 서버와 개발 서버의 환경 차이로 인한 문제를 원천적으로 방지할 수 있다.
- 레지스트리(Registry)
- 도커 이미지의 저장소이다.
- 이미지는 레지스트리에서 가져오거나 레지스트리에 푸시하여 공유할 수 있다.
- 도커 허브(Docker Hub)는 공개 이미지 레지스트리의 대표적인 예시이다.
- 또한, 조직 내에서 독립적인 프라이빗 레지스트리를 구성해 이미지를 관리할 수도 있다.
- 도커 엔진(Docker Engine)
- 도커 엔진은 도커의 핵심 컴포넌트로서, 도커 이미지를 관리하고 컨테이너를 생성 ,실행 및 관리한다.
- 도커 엔진은 도커 데몬(Docker Daemon)과 도커 클라이언트(Docker Client)로 구성되어 있다.
- 도커 데몬은 컨테이너의 라이프사이클을 관리하고 이미지를 다운로드하며, 도커 클라이언트는 사용자가 도커를 사용할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
- 이미지(Image)
- 도커를 사용하면 애플리케이션을 컨테이너로 감싸고 필요한 환경을 구축해 애플리케이션의 이식성과 확장성을 향상시킬 수 있다.
- 또한, 컨테이너화된 애플리케이션은 호스트 시스템과 격리되어 서로 영향을 주지 않으며, 빠른 배포와 확장이 가능하다.
도커 동작 원리
도커는 컨테이너 가상화 기술을 사용해 애플리케이션을 격리된 환경에서 실행한다.
- 도커의 동작 원리는 다음과 같다.
- 이미지 작성
: 개발자는 도커 이미지를 작성한다.- 이미지는 Dockerfile이라는 텍스트 파일에 정의되며, 이 파일에는 애플리케이션의 구성 요소, 종속성, 설정 등을 기술한다.
- 이미지 빌드
: 개발자는 Dockfile을 사용해 도커 이미지를 빌드한다.- 도커 엔진은 Dockerfile을 읽고 이미지를 구성하기 위해 필요한 작업을 수행한다.
- 이 과정에서 필요한 패키지, 라이브러리, 설정 등이 이미지에 포함된다.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 이미지 작성
도커의 동작 원리는 가상화 기술을 사용해 애플리케이션을 격리된 환경에서 실행하고, 이미지 기반의 패키징과 배포를 통해 애플리케이션의 이식성과 확장성을 높이는 데 초점을 두고 있다.
도커는 리눅스 환경에서 동작한다.
- 리눅스 운영체제가 필요하다.
- 윈도우나 Mac에서도 도커를 구동할 수는 있지만 이 경우 내부적으로 리눅스가 사용된다.
- 또한, 컨테이너에서 동작시킬 프로그램도 리눅스용 프로그램이다.
도커를 사용하는 이유
도커를 사용하는 이유는 다양하다.
- 환경 일관성
- 도커는 애플리케이션과 그 종속성을 이미지로 패키징하여 실행 환경의 일관성을 유지한다.
- 개발 환경과 운영 환경 사이의 차이로 인해 발생하는 문제를 줄이고, 애플리케이션의 이식성을 향상시킨다.
- 격리와 보안
- 도커는 컨테이너를 사용해 애플리케이션을 격리된 환경에서 실행한다.
- 각 컨테이너는 자체 파일 시스템과 네트워크를 가지며, 호스트 시스템과는 분리되어 동작한다.
- 이를 통해 애플리케이션 간의 충돌을 방지하고 보안을 강화할 수 있다.
- 빠른 개발 및 배포
- 도커는 이미지를 사용해 애플리케이션을 패키징하고 배포한다.
- 개발자는 독립적으로 애플리케이션과 그 종속성을 관리하고, 필요한 경우 이미지를 공유하거나 팀 내에서 재사용할 수 있다.
- 또한, 이미지 기반의 배포는 애플리케이션을 빠르게 빌드하고 배포할 수 있게 해준다.
- 확장성과 유연성
- 도커는 컨테이너 단위로 애플리케이션을 실행하므로, 필요에 따라 애플리케이션을 수평으로 확장할 수 있다.
- 컨테이너 오케스트레이션 도구(예: Kubernetes)와 함께 사용하면, 애플리케이션의 자동화된 배포, 확장 및 관리가 가능해진다.
- 리소스 관리
- 도커는 호스트 시스템의 리소스를 효율적으로 관리한다.
- 여러 컨테이너를 단일 호스트에서 실행할 수 있고, 각 컨테이너는 필요한 만큼의 리소스만 사용하므로 시스템 자원의 효율성을 높일 수 있다.
- 협업과 유지 보수
- 도커를 사용하면 팀 내에서 동일한 개발 환경을 공유하고, 버전 관리 및 배포 프로세스를 단순화할 수 있다.
- 또한, 도커 이미지는 불변성을 가지므로 애플리케이션의 유지 보수와 롤백이 용이하다.
이러한 이유는 도커는 개발과 배포의 효율성을 높이고, 애플리케이션의 이식성과 확장성을 향상시키는 데 널리 사용되고 있다.
쿠버네티스(Kubernates)
쿠버네티스(Kubernetes)는 컨테이너 오케스트레이션(Orchestration) 도구로서, 도커 컨테이너화된 애플리케이션을 자동으로 배포, 확장, 관리하는 오픈 소스 플랫폼이다.
쿠버네티스는 구글에서 개발된 Borg 시스템을 기반으로 만들어졌으며, 대규모 분산 시스템에서 애플리케이션을 운영하기 위한 효율적인 솔루션을 제공한다.
쿠버네티스는 다음과 같은 주요 기능과 개념을 제공한다.
1. 컨테이너 관리
: 쿠버네티스는 컨테이너를 관리하고 실행하는 기능을 제공한다.
애플리케이션을 컨테이너 단위로 패키징하고, 컨테이너를 생성, 시작, 중지, 재시작, 제거하는 작업을 수행할 수 있다.
2. 스케줄링
: 쿠버네티스는 컨테이너를 클러스터의 여러 노드에 스케줄링하여 자원을 효율적으로 활용할 수 있다.
컨테이너를 실행할 가장 적합한 노드를 선택하고, 자동으로 분산하여 작업을 처리한다.
3. 자동 확장
: 쿠버네티스는 애플리케이션의 부하에 따라 자동으로 확장할 수 있다.
리소스 사용량에 따라 수평으로 스케일 아웃하여 더 많은 인스턴스를 생성하고, 부하가 낮아지면 자동으로 스케일 인하여 리소스를 조절한다.
4. 서비스 디스커버리와 로드 밸런싱
: 쿠버네티스는 서비스를 내부 및 외부로 노출하고, 서비스 디스커버리를 통해 컨테이너 간 통신을 관리한다.
로드 밸런싱을 통해 트래픽을 여러 인스턴스에 균등하게 분산시킨다.
5. 롤링 업데이트와 롤백
: 쿠버네티스는 애플리케이션의 업데이트를 롤링 업데이트 방식으로 수행하며, 동시에 여러 인스턴스를 업데이트할 수 있다.
업데이트 도중 문제가 발생하면 롤백하여 이전 버전으로 복구할 수 있다.
6. 상태 관리와 자가 치유
: 쿠버네티스는 컨테이너와 애플리케이션의 상태를 지속적으로 모니터링하고 관리한다.
만약 컨테이너나 노드가 장애가 발생하면 자동으로 복구하거나 다른 노드로 이동하여 서비스의 가용성을 유지한다.
쿠버네티스는 클라우드 환경뿐만 아니라 온프레미스 환경에서도 사용할 수 있으며, 대규모의 분산 시스템을 효과적으로 관리하고 운영할 수 있는 강력한 도구입니다.
도커의 장단점
도커의 가장 핵심이 되는 성질은 '환경을 격리할 수 있다'는 점이다.
이러한 성질 덕분에 다음이 가능하다.
- 독립된 환경
- 독립된 환경 덕분에 '여러 개의 컨테이너를 띄울 수' 있으며, '똑같은 애플리케이션도 여러 개 띄울 수' 있다.
- 그 중 일부를 수정하고 교체할 수도 있다.
- 이미지를 만들 수 있다.
- 이미지를 만들고 그 이미지를 '도커 허브에서 배포'할 수 있다.
- 모든 이미지를 스스로 처음부터 만들지 않아도 이미지를 내려받기만 하면 컨테이너 사용이 가능하다.
- 구축 작업이 간단해지므로 교체가 쉽고 업데이트가 쉬운 장점도 있다.
- 똑같은 컨테이너를 쉽게 만들 수 있으므로 환경 이동이나 개발환경을 구축하기도 쉽다.
- 컨테이너에 커널을 포함시키지 않아도 되는 구조
- 도커의 장점
- 환경 일관성
: 도커는 애플리케이션과 그 종속성을 이미지로 패키징하여 실행 환경의 일관성을 유지한다.- 개발 환경과 운영 환경 사이의 차이로 인해 발생하는 문제를 줄이고, 애플리케이션의 이식성을 향상시킨다.
- 격리와 보안
: 도커는 컨테이너를 사용하여 애플리케이션을 격리된 환경에서 실행한다.- 각 컨테이너는 자체 파일 시스템과 네트워크를 가지며, 호스트 시스템과는 분리되어 동작한다.
- 이를 통해 애플리케이션 간의 충돌을 방지하고 보안을 강화할 수 있다.
- 빠른 개발 및 배포
: 도커는 이미지를 사용하여 애플리케이션을 패키징하고 배포한다.- 개발자는 독립적으로 애플리케이션과 그 종속성을 관리하고, 필요한 경우 이미지를 공유하거나 팀 내에서 재사용할 수 있다.
- 또한, 이미지 기반의 배포는 애플리케이션을 빠르게 빌드하고 배포할 수 있게 해준다.
- 확장성과 유연성
: 도커는 컨테이너 단위로 애플리케이션을 실행하므로, 필요에 따라 애플리케이션을 수평으로 확장할 수 있다.- 컨테이너 오케스트레이션 도구(예: Kubernetes)와 함께 사용하면, 애플리케이션의 자동화된 배포, 확장 및 관리가 가능해진다.
- 리소스 관리
: 도커는 호스트 시스템의 리소스를 효율적으로 관리한다.- 여러 컨테이너를 단일 호스트에서 실행할 수 있고, 각 컨테이너는 필요한 만큼의 리소스만 사용하므로 시스템 자원의 효율성을 높일 수 있다.
- 협업과 유지 보수
: 도커를 사용하면 팀 내에서 동일한 개발 환경을 공유하고, 버전 관리 및 배포 프로세스를 단순화할 수 있다.- 이를 통해 협업과 유지 보수의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
- 이를 통해 협업과 유지 보수의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
- 환경 일관성
- 도커의 단점
- 추가적인 학습 비용
: 도커는 기존의 가상화 기술과는 다른 개념과 용어를 가지고 있기 때문에, 처음에는 추가적인 학습 비용이 발생할 수 있다.- 도커의 개념과 동작 원리를 이해하기 위해 시간과 노력을 투자해야 합니다.
- 가상화 오버헤드
: 도커는 호스트 시스템과 컨테이너 간에 추가적인 가상화 계층을 가지므로, 애플리케이션 실행 속도가 가상화 없이 실행하는 것보다 약간 느릴 수 있다.- 하지만 현대의 컴퓨터 시스템에서는 이 차이가 크게 미미하다.
- 네트워크 설정 복잡성
: 여러 개의 컨테이너가 동작하고 서로 통신해야 하는 경우, 네트워크 설정과 연결 설정 등의 복잡성이 증가할 수 있다.- 이를 해결하기 위해서는 적절한 네트워크 구성과 컨테이너 간의 통신을 관리해야 한다.
- 영속성 관리
: 도커는 컨테이너의 파일 시스템을 격리하여 변경된 데이터를 영속적으로 관리하기 어렵다.- 데이터의 영속성을 위해서는 별도의 데이터 볼륨이나 데이터베이스를 사용해야 한다.
- 데이터의 영속성을 위해서는 별도의 데이터 볼륨이나 데이터베이스를 사용해야 한다.
- 추가적인 학습 비용
총체적으로, 도커는 개발과 배포의 효율성을 높여주고, 애플리케이션의 이식성과 확장성을 향상시키는 강력한 도구입니다. 하지만 처음 사용하는 경우에는 추가적인 학습 비용이 필요하며, 가상화 오버헤드와 네트워크 설정 복잡성을 고려해야 한다.
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