컨테이너 기술과 Docker의 개요

컨테이너 기술의 개요

컨테이너

컨테이너란 호스트 OS상에 논리적인 구획을 만들고, 애플리케이션을 작동시키기 위해 필요한 라이브러리나 애플리케이션 등을 하나로 모아, 마치 별도의 서버인 것처럼 사용할 수 있게 만든 것.
호스트 OS의 리소스를 논리적으로 분리시키고, 여러 개의 컨테이너가 공유하여 사용한다.
오베헤드가 적기 때문에 가볍고 고속으로 작동한다.
컨테이너를 기술을 사용하면 OS나 디렉터리, IP 주소 등과 같은 시스템 자원을 마치 각 애플리케이션이 점유하고 있는 것처럼 보이게 가능하다.
이러한 컨테이너의 특징으로 인하여 개발 단계에서 테스트, 프로덕션에 이르기까지 이식성과 일관성을 유지할 수 있다.

가상화 VS 컨테이너

• 가상화: 단일 하드웨어 시스템에서 여러 운영 체제가 동시에 실행될 수 있도록 한다. 하이퍼바이저를 사용하여 하드웨어를 애뮬레이션하고 이를 여러 운영체제를 동시에 실행하게되는데, 별도의 OS가 작동하므로 오버헤드가 크다.
• 컨테이너: 동일한 운영 체제 커널을 공유하고 시스템의 나머지 부분으로부터 애플리케이션 프로세스를 격리시켜서 이식성이 매우 뛰어나고 오버헤드가 없지만 기본 시스템과 호환되어야 한다.

이미지

이미지는 컨테이너 실행에 필요한 파일과 설정값등을 포함하고 있는 것으로 상태값을 가지지 않고 변하지 않는다(Immutable)
컨테이너는 이미지를 실행한 상태라고 볼 수 있고 추가되거나 변하는 값은 컨테이너에 저장된다.
같은 이미지에서 여러개의 컨테이너를 생성할 수 있고 컨테이너의 상태가 바뀌거나 컨테이너가 삭제되더라도 이미지는 변하지 않고 그대로 남아있다.
따라서 하나의 이미지를 만들어놓고 배포를 하게 되면 더 이상 의존성 파일을 컴파일하고 설치할 필요없이 테스트한 환경과 동일하게 설정가능 하다.
참고사항
Docker이미지는 겹쳐서 사용가능하다.
예를 들어 OS용 이미지에 웹 애플리케이션용 이미지를 겹쳐서 다른 새로운 이미지를 만들 수 있다.

Docker의 개요

Docker는 애플리케이션의 실행에 필요한 환경을 하나의 이미지로 모아두고, 그 이미지를 사용하여 다양한 환경에서 애플리케이션 실행 환경을 구축 및 운용하기 위한 오픈소스 플랫폼이다.
즉 미리 만들어 놓은 이미지를 다운받고 컨테이너를 생성만 하게 되면 기존에 사용하던 환경과 같은 환경으로 배포 가능한 것이다.
이러한 장점으로 인하여 지속적 딜리버리를 가능하게 하고, 변화에 강한 시스템을 구축할 수 있다.

Docker의 기능

Docker 이미지를 만드는 기능(Build)
Docker는 애플리케이션의 실행에 필요한 프로그램 본체, 라이브러리, 미들웨어, OS나 네트워크 설정 등을 하나로 모아서 Docker 이미지를 만든다.
Docker이미지는 Docker의 명령을 사용하여 수동으로 만들 수도 있으며, Dockerfile이라는 설정 파일을 만들어 그것을 바탕으로 자동으로 이미지를 만들 수도 있다.

Docker 이미지를 공유하는 기능(Ship)
Docker 이미지는 Docker 레지스트리에서 공유할 수 있다.
Docker의 공식 레지스트리인 Docker Hub에서는 Ubuntu나 CentOS와 같은 Linux 배포판의 기본 기능을 제공하는 베이스의 이미지를 배포하고 있다.
이러한 베이스 이미지에 미들웨어나 라이브러리, 전개할 애플리케이션 등을 넣은 이미지를 겹쳐서 독자적인 Docker 이미지를 만들어 간다.
또한 공식 이미제 외에도 개인이 작성한 이미지를 Docker Hub에서 자유롭게 공개하여 공유 가능하다.
Docker Hub은 GitHub나 Bitbucket와 연계하여 Dockerfile을 관리하고 거기서 Docker 이미지를 자동생성하여 Docker Hub에서 공개하는 것도 가능하다. 이러한 자동 생성 기능을 Automated Build라고 한다.

Docker 컨테이너를 작동시키는 기능(Run)
Docker는 Linux상에서 컨테이너 단위로 서버 기능을 작동시킨다.
Docker 이미지만 있으면 Docker가 설치된 환경이라면 어디서든지 컨테이너를 작동 가능하다.
Docker는 하나의 Linux에서 여러개의 컨테이너를 가지고 있다.
여러개의 컨터에너 안에서 작동하는 프로세스를 하나의 그룹으로 관리하고, 그룹마다 각각 파일 시스템이나 호스트명, 네트워크 등을 할당하고 있다.

Docker의 컴포넌트

Docker Engine(Docker의 핵심 기능)
Docker 이미지를 생성하고 컨테이너를 가동시키기 위한 Docker의 핵심 기능. Docker명령의 실행이나 Dockerfile에 의한 이미지도 생성한다.

Docker Registry(이미지 공개 및 공유)
컨테이너의 바탕이 되는 Docker 이미지를 공개 및 공유하기 위한 레지스트리 기능
Docker의 공식 레지스트리 서비스인 Docker Hub도 Docker Registry사용

Docker Compose(컨테이너 일원 관리)
여러 개의 컨테이너 구성 정보를 코드로 정의하고, 명령을 실행합으로써 애플리케이션의 실행 환경을 구성하는 컨테이너들을 일원 관리하기 위한 툴

Docker Machine(Docker 실행 환경 구축)
로컬 호스트용인 VirtualBox를 비롯하여 AWS 같은 클라우드 환경에 Docker의 실행 환경을 명령으로 자동 생성하기 위한 툴

Docker Swarm(클러스터 관리)
여러 Docker 호스트를 클러스터화하기 위한 툴이다. Docker Swarm에서는 클러스터를 관리하거나 API를 제공하는 역할은 Manager가, Docker 컨테이너를 실행하는 역할은 Node가 담당. (오픈소스 Kubernetes 사용 가능)

Docker의 작동 구조

namespane
Linux 커널의 namespace 기능을 사용하여 독립적으로 실행

• PID namespace: 각 프로세스에 할당된 고유한 ID, namespace가 다른 프로세스끼리는 서로 액세스 불가능
• Network namespace: 네트워크 디바이스, IP 주소, 포트 번호, 라우팅 테이블, 필터링 테이블 등과 같이 네트워크 리소스를 격리된 namespace마다 독립적으로 가질 수 있다.
• UID namespace: UID(사용자 ID), GID(Group ID)를 namespace별로 독립적으로 가질 수 있다.
• MOUNT namespace: 기기와 저장장치를 namespace내의 파일 시스템 트리에 구성
• UTS namespace: namespace별로 호스트명이나 도메인명을 독자적으로 가질 수 있다.
• IPC namespace: 프로세스 간의 통신(IPC) 오브젝트를 namespace별로 독립적으로 가질 수 있다.

cgroups
cgroups는 프로세스와 스레드를 그룹화하여, 그 그룹안에 존재하는 프로세스와 스레드에 대한 관리를 수행하기 위한 기능
호스트 OS의 CPU나 메모리와 같은 자원에 대해 그룹별로 제한 가능
계층구조를 사용하여 프로세스를 그룹화하여 관리할 수 있다. 각 그룹에 CPU 사용량을 할당할 수 있다.

네트워크 구성


각 컨테이너 마다 가상 NIC(vethxxx)가 생기고 가상 bridge(docker0, 172.17.0.0/16) subnet mask인 private IP가 eth0으로 자동으로 할당된다.
Docker에서는 하나의 IP 주소를 여러 컴퓨터가 공유하는 기술 NAPT(Network Address Port Translation)을 사용하여 네트워크를 구성한다.

---

참조: 완벽한 IT 인프라 구축을 위한 Docker
참조: redhat
참조: subicura
코드에 문제가 있거나 궁금한 점이 있으면 wjddyd66@naver.com으로 Mail을 남겨주세요.