도커, 도커 엔진, 컨테이너, 가상 서버, 도커 데몬

도커

• 컨테이너를 실행하거나 컨테이너 이미지를 만들고 배포하는 플랫폼
• 도커는 응용 프로그램을 실행 환경 단위로 패키지화해서 컨테이너 이미지를 만듬
• 컨테이너 이미지는 컨테이너 레지스트리를 통해 개발 환경에서 배포 환경으로 배포

도커의 장점

• 프로그램 속도가 빠르고, 릴리스하는데 문제가 없음
• 응용 프로그램을 배포하기 쉽고 확장 가능

도커 엔진

• 컨테이너 및 컨테이너 이미지를 관리하는 응용 프로그램
• 클라이언트 서버 유형의 응용 프로그램(Client - Server)
• 클라이언트인 도커 클라이언트에서 서버인 도커 데몬의 API에 접속해 컨테이너 및 컨테이너 이미지에 대한 다양한 작업을 수행할 수 있다.
• 도커 클라리언트에서 도커 데몬 API에 접속하려면 도커 명령어를 실행해야 한다.

[도커 엔진을 구성하는 세가지 요소]

1. 도커 클라이언트

- 도커 데몬의 사용자 인터페이스가 되는 구성 요소다. 사용자는 도커 클라이언트를 조작해서 도커 데몬과 통신한다.

2. 도커 데몬

- 도커 클라이언트의 요청에 따라 도커 객체를 관리하는 구성 요소. 도커 클라이언트와 도커 데몬은 각각 클라이언트와 서버 역할을 하며, 도커 클라이언트의 요청에 따라 통신이 시작되고 도커 데몬의 응답으로 통신이 종료된다.

3. 컨테이너 레지스트리

- 컨테이너 이미지를 저장하기 위한 구성 요소. 도커 데몬은 도커 클라이언트의 요청에 따라 컨테이너 레지스트리와 통신해서 컨테이너 이미지를 내려받고 업로드한다.

도커 객체

- 도커 데몬의 관리 대상( 네트워크, 볼륨, 컨테이너, 컨테이너 이미지 등)

컨테이너 런타임

컨테이너를 다루는 도구

도커 엔진은 컨테이너 런타임을 포함하는 개념

도커

컨테이너 런타임 중에서 제일 유명한 것

컨테이너

• 운영 체제에서 실행되는 프로세스인데 다른 프로세스와 격리되어 있다(외부 영향을 받지 않는 독립적인 환경에서 프로세스를 실행할 수 있다.)
  • 컨테이너를 외부와 격리하기 위해 네임스페이스라는 구조를 사용한다.

파일 시스템의 격리

• 네임스페이스의 작동 방식을 구현하는 데 특히 중요한 것은 파일 시스템의 격리.
  • 파일 시스템 → 운영 체제의 기능 중 하나, 파일 시스템에 의해 데이터를 ‘파일’ 단위로 읽고 쓸 수 있다
• 컨테이너는 컨테이너 전용 독립 파일 시스템을 사용한다.
• 네임스페이스에서 파일 시스템을 격리하는 방식은 컨테이너 내 프로세스가 yum 및 apt와 같은 패키지 관리 시스템에 설치된 패키지에 의존하는 경우 특히 유용하다.
  • 리눅스 네임스페이스 : 프로세스를 실행할 때 시스템의 리소스를 분리해서 실행할 수 있도록 도와주는 기능
  • 패키지 : 어떤 기능을 제공하는 프로그램을 한꺼번에 배포 형식으로 만든 것
  • 패키지 관리 시스템 : 패키지의 설치나 종속성을 관리하는 시스템 (yum, apt, brew)
• 대부분의 경우 운영 체제의 파일 시스템에 다른 버전의 패키지가 공존하기는 어렵다.
• 컨테이너를 사용하면 다른 버전의 패키지가 공존할 수 있다.

컨테이너와 가상 서버의 차이

• 컨테이너와 가상 서버는 매우 비슷하다.
• 결정적인 차이
  • 컨테이너는 본질적으로 프로세스와 동일
    • 하드웨어 에뮬레이션 없이 리눅스 커널을 공유해서 프로세스를 실행 
    • 네임스페이스와 같은 방식으로 다른 컨테이너와 프로세스에서 격리됨
  • 가상 서버는 하드웨어를 모방하는 소프트웨어
    • 운영체제 위에 하드웨어를 에뮬레이션하고 그 위에 운영체제를 올리고 프로세스 실행. 
    • 가상 서버에 운영 체제를 설치해 다른 가상 서버나, 가상 서버를 실행하는 물리 서버와 격리함.
  • 컨테이너는 다른 컨테이너와 프로세스와 운영체제(커널)을 공유함
  • 가상서버는 다른 가상 서버나 물리 서버와 운영 체제를 공유하지 않음
• 컨테이너를 가상 서버와 비슷하다고 생각하는 것보다 특수한 프로세스라고 생각하는 편이 좋다.

컨테이너로 호스트 OS와 다른 OS를 사용한다는 말의 의미

• 컨테이너는 호스트 머신의 운영 체제를 이용하고 있지만, 어떤 컨테이너가 우분투에 포함되는 소프트웨어 세트를 갖추고 있다면 그 컨테이너 내에서 실행되는 프로세스를 마치 우분투에서 실행되는 것처럼 보이게 할 수 있다.
• 여러 운영 체제가 공존할 수 있다.

컨테이너가 있으면 가상 서버는 필요 없다?

• 컨테이너는 운영 체제를 공유하므로 운영 체제 버전의 차이와 호환성에 따라 제대로 작동하지 않을 수 있다.
• 반면 가상 서버는 각각 운영 체제를 설치하므로 운영 체제를 포함한 동일한 환경을 재현할 수 있다.

컨테이너 이미지

• 컨테이너를 실행하기 위한 템플릿 → 컨테이너는 컨테이너 이미지로 생성
  • 클래스(컨테이너 이미지) - 객체(컨테이너)
• 컨테이너 이미지의 대부분은 컨테이너를 실행하는 데 필요한 파일 시스템
  • 파일 시스템은 레이어라는 층이 겹쳐서 구성됨
  • 도커의 차분 관리와도 관련이 있다.

컨테이너 이미지의 생성

• 컨테이너 이미지는 기본이 되는 컨테이너 이미지의 파일 시스템에 새로운 레이어가 겹쳐서 생성된다.
  • 예를 들어, Ubuntu OS 컨테이너 이미지가 있고, 이 컨테이너에 웹 서버인 nginx 프로그램과 구성 파일이 포함된 레이어를 겹쳐서 Ubuntu OS에서 실행되는 nginx 서버의 이미지를 만들 수 있다.
• 컨테이너에서 셸을 기동한 후에 패키지 관리 시스템을 실행해서 수동으로 작성할 수 있다.
• 그러나 보통은 컨테이너 생성 절차를 설명하는 텍스트 파일인 도커 파일을 사용해서 자동으로 만든다.

운영 체제 설치 디스크와 컨테이너 이미지로 운영 체제 사용하는 것의 차이

운영 체제 설치 디스크는 필요한 것을 복사해서 설치하는 것이지만, 컨테이너 이미지로 운영 체제를 사용하는 개념은 프로그램과 설정 파일을 컨테이너에서 접근해서 사용하는 것이다.

[컨테이너와 도커의 활용]

보통 우리가 애플리케이션을 개발하면, 로컬에서 앱을 만들고, OS, 네트워크 환경을 설정하고, 라이브러리나 미들웨어를 설치하여서 만든다. 근데 문제는 로컬에서는 잘 되던 프로그램이 실제 환경에 배포하면 정상적으로 움직이지 않는다. 이건 환경이랑 설정이 달라서 생기는 문제이다.

컨테이너를 사용하면 애플리케이션 실행에 필요한 모든 파일과 디렉토리를 통째로 컨테이너 이미지로 모을 수 있다.

그럼 우리가 앱을 개발해서 Dockerfile을 이용해서 컨테이너 이미지를 작성한다. 이 이미지는 OS 커널과 호환성이 있어서 컨테이너가 작동하는 환경이라면 이미지를 받아서 어디서든지 작동시킬 수 있다. 그럼 컨테이너를 작동시키는 곳에서는 어디서든 가능하게 되는 것이다.

컨테이너 이미지를 관리해주는 것은 레지스트리이다. 컨테이너 이미지는 레지스트리로 공유할 수 있다. 도커의 공식 레지스트리는 Docker Hub이다. 그럼 이제 우리가 Ubuntu같은 OS를 사용하고 싶으면 Ubuntu 베이스 이미지를 받아서 사용하면 된다.

(private 환경이라면 컨테이너 레지스트리는 도커 hub와 같은 시스템을 별도로 사용해야 한다)