🐳도커(Docker) 톺아보기

🐳 "도커란 애플리케이션을 개발, 배포 및 실행하는 데 혁신적인 방식을 제공하는 컨테이너 플랫폼"

도커의 기본 개념

컨테이너와 이미지란 무엇인가?

도커에서 가장 중요한 두 가지 개념은 '이미지'와 '컨테이너'입니다.

도커 이미지는 컨테이너를 만드는 데 사용되는 읽기 전용(Read-only) 템플릿 입니다. 애플리케이션 실행에 필요한 코드, 런타임, 라이브러리, 환경 변수 및 설정 파일 등 모든 것을 포함합니다.

도커 컨테이너는 이미지를 실행한 상태를 말합니다. 컨테이너는 이미지의 목적에 맞는 파일 시스템과 격리된 시스템 자원 및 네트워크를 사용할 수 있는 독립된 공간입니다.

"이미지와 컨테이너의 관계를 음식에 비유하면, 이미지는 '도넛 레시피'이고 컨테이너는 '그 레시피로 만든 도넛'이라고 생각할 수 있습니다. 하나의 레시피(이미지)로 여러 개의 도넛(컨테이너)을 만들 수 있습니다."

도커의 아키텍처와 내부 구조

도커의 구성 요소

도커는 크게 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다.

Docker 데몬(dockerd)

백그라운드에서 실행되는 서비스로, 도커 API 요청을 처리하고 컨테이너, 이미지, 네트워크 등의 도커 객체를 관리합니다.

이미지 빌드, 컨테이너 생성, 관리의 모든 작업을 담당합니다.

Docker 클라이언트(docker)

사용자가 도커 명령어를 입력하면, 이를 도커 데몬에게 전달하는 역할을 합니다.

CLI(Command Line Interface) 형태로 제공되며, 사용자와 도커 데몬 간의 통신 인터페이스 역할을 합니다.

Docker 레지스트리

도커 이미지를 저장하는 저장소입니다.

Docker Hub는 가장 유명한 공개 레지스트리로, 기본적으로 도커는 여기서 이미지를 찾습니다.

개인 또는 기업은 자체 프라이빗 레지스트리를 운영할 수도 있습니다.

도커 이미지의 계층 구조 심층 이해

도커 이미지는 여러 읽기 전용 레이어로 구성되며, 각 레이어는 Dockerfile의 명령어에 의해 생성됩니다.

Layer 4: CMD ["node", "app.js"] - 응용 프로그램 실행 명령
Layer 3: COPY . /app - 소스 코드 복사
Layer 2: RUN npm install - 의존성 설치
Layer 1: FROM node:14 - 베이스 이미지

유니온 파일 시스템(Union File System)

도커는 이러한 레이어를 하나의 파일 시스템으로 통합하여 보여주는 유니온 파일 시스템을 사용합니다.

상위 레이어에서 파일을 수정할 경우, 하위 레이어의 원본 파일은 그대로 유지되며(Copy-on-Write 방식), 변경된 내용은 새 레이어에 저장됩니다.

이미지 캐싱 메커니즘

동일한 명령어를 실행할 때 도커는 캐시된 레이어를 재사용하여 빌드 시간을 단축합니다.

특정 레이어가 변경되면, 해당 레이어와 그 이후의 모든 레이어를 재구성합니다.

도커의 기술적 기반

도커는 리눅스 커널의 핵심 기술인 Cgroups와 Namespace를 기반으로 합니다.

Cgroups(Control Groups): 프로세스 그룹의 리소스 사용량(CPU, 메모리, 네트워크 대역폭)을 모니터링하고 제한합니다. 한 컨테이너가 전체 시스템 자원을 독점하는 것을 방지합니다.

Namespace: 프로세스에게 제한된 시스템 뷰를 제공하여, 프로세스가 자신의 네임스페이스 내에서만 시스템 리소스를 볼 수 있도록 합니다. 이를 통해 파일 시스템, 네트워크, 사용자 ID 등을 각 컨테이너마다 독립적으로 관리할 수 있습니다.

도커 이미지의 구조

도커 이미지는 레이어 적층식 아키텍처를 갖습니다. 각 레이어는 변경 사항을 저장하며, 이전 레이어 위에 쌓이는 형태로 구성됩니다.

변경되는 레이어는 최상위 레이어로 구성하는 것이 효율적입니다. 특정 레이어를 수정하면 도커는 해당 레이어부터 모든 상위 레이어를 재구성해야 하기 때문입니다.

• 컨테이너 실행 시 도커는 읽기/쓰기 가능한 '컨테이너 레이어'를 최상단에 추가합니다. 이 레이어에 컨테이너 실행 중 발생하는 모든 변경사항이 기록됩니다.

기본 도커 명령어

1. docker run - 컨테이너 생성 및 실행

docker run -it --name mycontainer nginx

이 명령어는 nginx 이미지를 이용해 'mycontainer'라는 이름의 컨테이너를 생성하고 실행합니다.

2. docker ps - 실행 중인 컨테이너 목록 보기

docker ps      # 실행 중인 컨테이너만 표시
docker ps -a   # 모든 컨테이너 표시(중지된 컨테이너 포함)

3. docker start/stop - 컨테이너 시작/중지

docker start mycontainer   # 컨테이너 시작
docker stop mycontainer    # 컨테이너 중지

• docker start 명령어는 정지된 컨테이너를 시작합니다.
• docker stop 명령어는 실행 중인 컨테이너를 정지합니다.

4. docker create - 컨테이너 생성(실행하지 않음)

docker create --name testos centos

이 명령어는 centos 이미지를 사용해 'testos'라는 이름의 컨테이너를 생성하지만 실행하지는 않습니다.

도커 이미지 빌드

Dockerfile 작성법

Dockerfile은 도커 이미지를 생성하는 데 필요한 설정값을 담고 있는 스크립트 파일입니다.

# 기본 이미지 지정
FROM node:14

# 작업 디렉토리 설정
WORKDIR /app

# 의존성 파일 복사 및 설치
COPY package.json .
RUN npm install

# 소스 코드 복사
COPY . .

# 포트 설정
EXPOSE 3000

# 실행 명령어
CMD ["node", "server.js"]

주요 명령어 설명:

• FROM: 베이스 이미지 지정
• WORKDIR: 작업 디렉토리 설정
• RUN: 이미지 빌드 시점에 실행할 명령어
• COPY: 호스트의 파일을 컨테이너로 복사
• EXPOSE: 컨테이너가 사용할 포트 지정
• CMD: 컨테이너 실행 시 실행할 명령어

이미지 빌드하기

docker build -t myapp:latest .

이 명령어는 현재 디렉토리(.)의 Dockerfile을 사용하여 'myapp:latest'라는 이름의 이미지를 빌드합니다.

이미지 최적화 전략

1. 경량 베이스 이미지 사용하기: 가능한 가장 작은 베이스 이미지(예: alpine)를 사용합니다.
2. 멀티 스테이지 빌드 사용하기: 빌드 환경과 실행 환경을 분리하여 최종 이미지 크기를 줄입니다.
3. 레이어 최소화하기: RUN, COPY 등의 명령어를 최적화하여 레이어 수를 줄입니다.

도커 허브 사용하기

이미지를 도커 허브에 업로드하여 공유할 수 있습니다.

1. 도커 허브 로그인

docker login

2. 이미지 태그 지정

docker tag myapp:latest username/myapp:latest

3. 이미지 푸시

docker push username/myapp:latest

이 과정을 통해 자신이 만든 이미지를 도커 허브에 업로드하고 다른 사람과 공유할 수 있습니다.

도커 컴포즈

멀티 컨테이너 애플리케이션이란?

실제 애플리케이션은 보통 여러 서비스로 구성됩니다(웹 서버, 데이터베이스, 캐시 서버 등). 이러한 서비스들을 각각 컨테이너로 실행하고 연결할 때 도커 컴포즈를 사용합니다.

docker-compose.yml 파일 작성법

docker-compose.yml 파일은 YAML 형식으로 작성되며, 여러 컨테이너의 구성을 정의합니다.

services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"
    volumes:
      - ./html:/usr/share/nginx/html
    networks:
      - my-network
    depends_on:
      - db
      
  db:
    image: postgres:13
    environment:
      POSTGRES_USER: example
      POSTGRES_PASSWORD: example
      POSTGRES_DB: example_db
    volumes:
      - db-data:/var/lib/postgresql/data
    networks:
      - my-network
      
volumes:
  db-data:
  
networks:
  my-network:

주요 섹션 설명:

• services: 각 컨테이너를 정의
• volumes: 데이터 영속성을 위한 볼륨 정의
• networks: 컨테이너 간 통신을 위한 네트워크 정의

실제 애플리케이션 구성 예제

다음은 프론트엔드, 백엔드, 데이터베이스로 구성된 애플리케이션의 예제입니다.

services:
  frontend:
    build: ./frontend
    ports:
      - "3000:3000"
    depends_on:
      - backend
      
  backend:
    build: ./backend
    ports:
      - "8080:8080"
    environment:
      - DB_HOST=postgres
      - DB_PORT=5432
      - DB_USER=example
      - DB_PASSWORD=example
      - DB_NAME=example_db
    depends_on:
      - postgres
      
  postgres:
    image: postgres:13
    environment:
      POSTGRES_USER: example
      POSTGRES_PASSWORD: example
      POSTGRES_DB: example_db
    volumes:
      - postgres-data:/var/lib/postgresql/data
      
volumes:
  postgres-data:

도커 컴포즈 명령어

# 컴포즈 파일로 서비스 시작
docker-compose up

# 백그라운드에서 실행
docker-compose up -d

# 서비스 중지
docker-compose down

# 서비스 상태 확인
docker-compose ps