Docker
Docker는 컨테이너 기반의 오픈 소스 플랫폼으로, 애플리케이션을 효율적으로 개발, 배포, 실행할 수 있게 해준다. 컨테이너는 가상화 기술의 일종으로, 운영체제 수준에서 격리된 환경을 제공하여 애플리케이션이 독립적으로 실행될 수 있도록 한다. Docker는 이러한 컨테이너를 쉽게 관리하고 실행할 수 있도록 지원하는 도구이다.
Docker는 개발자가 컨테이너를 빌드, 배포 및 실행하도록 지원하는 상용 컨테이너화 플랫폼 및 런타임이다. 단일 API를 통한 간단한 명령과 자동화를 갖춘 클라이언트-서버 아키텍처를 사용한다.
또한 Docker는 Dockerfile을 작성한 다음 Docker 서버를 사용하여 이미지를 구축하는 적절한 명령을 실행하여 변경할 수 없는 컨테이너 이미지로 애플리케이션을 패키징하는 데 일반적으로 사용하는 도구 키트를 제공한다. 개발자는 Docker 없이도 컨테이너를 만들 수 있지만 Docker 플랫폼을 사용하면 보다 쉽게 만들 수 있다. 그런 다음 이러한 컨테이너 이미지를 Kubernetes, Docker Swarm, Mesos 또는 HashiCorp Nomad와 같은 컨테이너를 지원하는 모든 플랫폼에서 배포하고 실행할 수 있다.
Docker의 주요 개념
1. 이미지 (Image)
- Docker 이미지는 애플리케이션과 그 애플리케이션이 실행되기 위해 필요한 모든 종속성을 포함한 불변의 템플릿이다. 이미지에는 파일 시스템, 코드, 런타임, 시스템 도구 및 라이브러리 등이 포함되어 있다.
- Docker 이미지는 Dockerfile이라는 텍스트 파일로 정의할 수 있으며, 이를 통해 이미지를 빌드할 수 있다.
2. 컨테이너 (Container)
- Docker 컨테이너는 이미지를 실행한 상태로, 애플리케이션을 실행하는 독립적인 환경이다. 각 컨테이너는 격리된 환경에서 실행되며, 호스트 시스템의 리소스를 공유한다.
- 컨테이너는 가볍고, 빠르게 시작할 수 있으며, 여러 컨테이너가 같은 호스트에서 동시에 실행될 수 있다.
3. Dockerfile
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Dockerfile은 이미지를 빌드하기 위한 명령어들이 담긴 텍스트 파일이다. 이 파일을 바탕으로 Docker 이미지를 생성한다.
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Dockerfile에서는 어떤 베이스 이미지(예: Ubuntu, Python 등)를 사용할지, 추가로 설치할 패키지나 파일 등을 정의할 수 있다.
# 베이스 이미지 선택 FROM ubuntu:20.04 # 필요한 패키지 설치 RUN apt-get update && apt-get install -y python3 # 애플리케이션 복사 COPY ./app /app # 애플리케이션 실행 CMD ["python3", "/app/main.py"]
4. Docker Hub
- Docker Hub는 Docker 이미지를 공유하고 배포하는 중앙 저장소이다. 사용자는 Docker Hub에서 공개된 이미지를 다운로드할 수 있으며, 자신이 빌드한 이미지를 업로드하여 다른 사람과 공유할 수 있다.
5. 레지스트리 (Registry)
- Docker 이미지가 저장되는 장소를 레지스트리라고 한다. Docker Hub는 공개 레지스트리이며, 기업들은 자체적으로 사설 레지스트리를 운영할 수 있다.
6. 볼륨 (Volume)
- Docker 볼륨은 컨테이너와 호스트 간에 데이터를 공유할 수 있는 방식이다. 컨테이너가 삭제되더라도 데이터는 유지되며, 볼륨을 통해 여러 컨테이너 간에 데이터를 공유할 수도 있다.
7. 네트워크 (Network)
- Docker는 컨테이너 간 통신을 위해 네트워크를 설정할 수 있다. 각 컨테이너는 격리된 네트워크에서 동작하며, 필요에 따라 다른 컨테이너와 네트워크를 통해 통신할 수 있다.
Docker의 주요 특징
1. 경량성
- Docker 컨테이너는 기존의 가상 머신(VM)과 비교해 매우 가볍다. VM은 별도의 운영체제(OS)를 필요로 하지만, Docker 컨테이너는 호스트 OS의 커널을 공유하므로 시작 속도가 빠르고 리소스 소모가 적다.
2. 이식성
- Docker 이미지를 사용하면 애플리케이션을 "한 번 빌드하여 어디서든 실행"할 수 있다. 컨테이너는 운영체제나 인프라에 상관없이 일관된 실행 환경을 제공한다. 이를 통해 개발 환경과 실제 운영 환경 간의 차이를 최소화할 수 있다.
3. 격리성
- 각 Docker 컨테이너는 독립된 환경에서 실행되므로, 다른 컨테이너와 격리된 상태로 동작한다. 이를 통해 충돌이나 의존성 문제를 방지할 수 있다.
4. 확장성
- Docker는 여러 컨테이너를 쉽게 배포하고 관리할 수 있으며, 컨테이너를 클러스터링하거나 오케스트레이션 도구(Kubernetes, Docker Swarm 등)를 사용하여 쉽게 확장할 수 있다.
5. 버전 관리 및 재사용성
- Docker 이미지는 버전 관리가 가능하며, 여러 이미지 레이어를 사용하여 재사용성을 높인다. 즉, 한 이미지의 일부만 변경해도 전체를 다시 빌드할 필요 없이 변경된 부분만 갱신할 수 있다.
Docker의 사용 사례
1. 개발 환경 통합
- Docker를 사용하면 개발자들이 동일한 개발 환경에서 작업할 수 있다. 운영체제나 라이브러리 버전에 상관없이, 모든 개발자가 동일한 컨테이너에서 애플리케이션을 실행하고 개발할 수 있다.
2. CI/CD 파이프라인
- Docker는 CI/CD(Continuous Integration/Continuous Deployment) 파이프라인에서 중요한 역할을 한다. 빌드, 테스트, 배포 환경을 모두 Docker 컨테이너로 관리하면, 각 단계가 일관된 환경에서 실행되므로 오류 발생 가능성이 줄어든다.
3. 마이크로서비스 아키텍처
- Docker는 마이크로서비스 아키텍처에서 널리 사용된다. 각 마이크로서비스는 독립적인 컨테이너로 실행되며, 서로 격리되어 배포와 확장이 용이하다.
4. 애플리케이션 이식성
- Docker 이미지를 사용하면 다양한 환경(로컬, 클라우드, 온프레미스)에서 동일한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 이를 통해 개발 환경과 운영 환경 간의 차이를 최소화할 수 있다.
Docker와 가상 머신(VM) 비교
| 항목 | Docker 컨테이너 | 가상 머신(VM) |
|---|---|---|
| 성능 | 가볍고 빠른 시작 | 무겁고 부팅 시간이 필요 |
| 운영체제 | 호스트 OS의 커널을 공유 | 각 VM마다 독립된 OS가 필요 |
| 격리 수준 | 프로세스 수준에서의 격리 | 완벽한 운영체제 수준의 격리 |
| 리소스 사용 | 매우 적은 리소스 사용 | 더 많은 리소스 사용 |
| 배포 속도 | 매우 빠름 | 느림 |
Docker의 한계
1. 보안 이슈
- Docker 컨테이너는 동일한 커널을 공유하기 때문에, 완벽한 OS 수준의 격리를 제공하지는 못한다. 민감한 환경에서는 VM을 사용하는 것이 더 안전할 수 있다.
2. 상태 저장 애플리케이션
- Docker 컨테이너는 기본적으로 상태가 없는(stateless) 애플리케이션을 실행하는 데 최적화되어 있다. 데이터베이스와 같은 상태 저장(stateful) 애플리케이션을 관리하려면 추가적인 설정이 필요할 수 있다.
3. 복잡한 네트워킹
- Docker 네트워크 설정이 복잡할 수 있으며, 대규모 애플리케이션에서는 네트워크 구성이 중요한 이슈가 될 수 있다.
Docker는 컨테이너화된 애플리케이션을 패키징하고 배포하는 효율적인 방법을 제공하지만, Docker만으로는 대규모로 컨테이너를 실행하고 관리하기 어렵다. 여러 서버/클러스터에서 컨테이너를 조정 및 예약하고, 가동 중지 시간 없이 애플리케이션을 업그레이드 또는 배포하고, 컨테이너의 상태를 모니터링하는 것은 고려해야 할 사항 중 일부에 불과하다.
이와 같은 여러 문제를 해결하기 위해 컨테이너를 오케스트레이션하는 솔루션이 Kubernetes, Docker Swarm, Mesos, HashiCorp Nomad 등의 형태로 등장했다. 이를 통해 조직은 대량의 컨테이너와 사용자를 관리하고 부하를 효율적으로 분산하며 인증 및 보안, 다중 플랫폼 배포 등을 제공할 수 있다.
결론
Docker는 애플리케이션의 개발, 배포, 관리를 쉽게 할 수 있는 도구로, 특히 마이크로서비스 아키텍처와 클라우드 환경에서 널리 사용된다. 경량성, 이식성, 확장성 등 여러 장점이 있지만, 보안 문제나 네트워크 복잡성 등과 같은 한계도 존재한다. 이를 이해하고 적절한 상황에서 Docker를 활용하면 개발과 운영 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
참조 자료
https://aws.amazon.com/ko/docker/
https://aws.amazon.com/ko/blogs/containers/deploy-applications-on-amazon-ecs-using-docker-compose/
https://www.atlassian.com/ko/microservices/microservices-architecture/kubernetes-vs-docker
