[도커] Docker 기본 개념

2024. 11. 4. 14:37ㆍ현대 오토에버 SW 스쿨 - 클라우드/도커

SMALL

1. Docker (1)

1) Container & 가상화

  • 가상화
    • 서버, 스토리지, 네트워크 및 물리적 시스템에 대한 가상 표현을 생성하는데 사용할 수 있는 기술
    • 가상 소프트웨어는 물리적 하드웨어 기능을 모방하여 하나의 물리적인 컴퓨터에서 여러 가상 시스템을 동시에 실행
    • 가사화를 사용해 하드웨어 리소스를 효율적으로 사용할 수 있어서 투자 대비 이익을 많이 얻을 있음
    • 클라우드 컴퓨팅 서비스를 지원해서 조직의 인프라를 더욱 효율적으로 관리할 수 있음
  • 가상화의 이점
    • 효율적인 리소스 사용
    • 자동화된 IT 자원 관리
    • 신속한 재해 복구 (가상화가 아니더라도 최근에는 운영체제나 소프트웨어가 이 기능을 지원)
  • 가상화 서비스
    • 서버 가상화
    • 스토리지 가상화 (하나의 스토리지를 나누어 쓰기도 하고 여러 개의 스토리지를 하나처럼 가상화하기도 함)
    • 네트워크 가상화 
  • 물리적 환경의 데이터 라우팅에서 라우팅 관리를 인수해서 트래픽 라우팅을 제어 (SDN - Software Defined Networking)
  • 애플리케이션 트래픽보다 영상 통화 트래픽을 우선적으로 처리하도록 시스템을 프로그래밍해서 사용하는 것이 가능
  • 데이터 가상화
  • 애플리케이션 가상화
  • 데스크톱 가상화 (SaaS)

2) 가상화 방식

  • 호스트 운영체제 가상화
    • 게스트 OS - 가상화 소프트웨어 - HOST OS - 하드웨어
    • 물리적 하드웨어 위에 설치된 HOST OS 위에 가상화 소프트웨어와 가상 머신에 설치된 OS 를 움직이는 방식
    • 가상의 하드웨어를 Emulating 하기 때문에 호스트 운영체제에 크게 제약 사항이 없음
    • OS 위에 OS 가 얹히는 방식이기 때문에 오버헤드가 클 수 있음
    • 대표적인 가상화 소프트웨어 -> VMWare Workstation, Virtual Box, Virtual PC, UTM
  • 하이퍼바이저 가상화
    • HOST OS 없이 하드웨어에 하이퍼바이저를 설치해서 사용하는 가상화 방식
    • 하나의 컴퓨터에서 여러 가상 머신을 관리하는 소프트웨어 구성요소로 각 가상 머신이 할당된 리소스를 얻고 다른 가상 머신의 작동을 방해하지 않도록 하는 방식
    • HOST OS 와 별도로 개별 시스템처럼 동작하기 때문에 오버헤드가 존재하지 않음
    • HOST OS 가 없기 때문에 관리를 위한 컴퓨터나 콘솔이 필요
    • 서버 가상화의 대부분은 해당 방법을 사용
    • 하드웨어와 운영체제 사이에서 물리적 시스템의 하드웨어에 직접 설치되는 경우를 베어메탈 하이퍼바이저라고 함
    • 구현 방식
    • 전 가상화: 하드웨어 전체를 완전히 가상화하는 방식으로 VMWare 의 ESX Server 나 MS의 Hyper V 가 대표적인 전가상화 소프트웨어
    • 호스트OS 게스트OS 게스트OS…
      • 하이퍼바이저, 하드웨어 제어를 위한 컨트롤러
      • 하드웨어
    • 반가상화: 하드웨어 제어를 위한 컨트롤러 대신에 운영체제 와 직접 대화를 할 수 있는 인터페이스를 제공하는 방식으로 전가상화보다 성능이 우수
      • Xen, KVM이 대표적인 반가상화 소프트웨어
    • Container 가상화
      • HOST OS 위에 Container 관리 소프웨어를 설치하고 논리적으로 Container 를 나누어 사용
      • 애플리케이션 동작을 위한 라이브러릴와 애플리케이션으로 구성된 Container 를 이용하는데 각각 별개의 서버처럼 사용이 가능
      • GOOD : 오버헤드가 적고 가볍고 빠르다는 점
      • BAD : 다양한 SO 를 사용할 수 없고 (리눅스만 가능) 보안적으로 완전히 격리되지 않음
      • 컨테이너 가상화 소프트웨어
        • OpenVX
        • LXC
        • Linux VServer
        • Docker
        • Oracle Solaris Zones
      • 계층 -> 미들웨어 - 컨테이너 관리 소프트웨어 - OS - 하드웨어
    •  

3) 애플리케이션 배포 방식의 변화

  • 전통적인 배포는 운영체제 위에 애플리케이션을 바로 설치하는 방식
  • 하이퍼바이저를 이용하는 방식으로 바뀜 -> 최근 컨테이너 방식으로 변경

4) Container 

  • 각 애플리케이션에 운영체제가 아닌 의존성 요소만 포함시킨 것
  • 애플리케이션 인터페이스는 호스트 운영체제와 직접 연결되며 게스트 운영체제 같은 추가 레이어가 없어 성능은 향상되고 리소스도 낭비되지 않고 이미지 크기도 작음
  • 컨테이너는 HOST OS 의 프로세스 수준에서 격리가 되며 컨테이너간에는 기본적으로 의존성 요소를 공유하지 않음
  • 컨테이너 방식은 Linux namespace 와 controll group 을 생성해 모든 처리 수행
  • 이에 컨테이너 보안이 Linux 커널 프로세스 격리를 기반으로 하게 됨
  • 충분히 검증되었지만 가상 머신이 제공하는 전체 OS 기반 격리보다 덜 안전하다고 알려져있음

2. Docker (2)

1) 개요

  • 컨테이너형 가상화 기술을 구현하기 위한 상주 애플리케이션과 이를 조작하기 위한 명령행 도구로 구성되는 애플리케이션
  • 같이 사용되는 프로그램과 데이터를 격리시키는 기능을 제공 - Container 가상화
  • Docker 를 사용하고자 하는 경우 Docker 소프트웨어 본체인 Docker 엔진을 설치해야만 Container 를 생성하고 구동 시킬 수 있음
  • Linux Container 구현체의 사실상 (de-facto) 표준

2) Docker 는 Linux 를 필요로 함 

  • windows 나 mac os 에서도 Docker 를 구동시킬 수 있음
  • 하지만 내부적으로 Linux 가 사용되면 Container 에서 동작시킬 프로그램도 Linux 용 프로그램
  • Docker 가 Linux 운영체제에서 사용하는 것을 전제로 만들어짐

3) LXC (Linux Container)

  • 운영체제 수준의 가상화 구현 : 하나의 Linux 커널을 사용하는 제어 호스트에서 여러 개의 격리된 Linux 시스템 (Container)  실행
  • Linux 커널에서 가상화를 위해 사용하는 기능
    • Namespace
      • 프로세스를 독립시켜주는 가상화 기술: Linux 커널 리소스의 분리
      • 운영환경에 대한 애플리케이션의 완전한 분리를 허용
      • 프로세스 트리, 네트워킹, 사용자 ID 및 마운트된 파일 시스템 포함
    • cgroups: 자원을 제한하고 격리시키는 Linux 커널 기능
    • chroot(change root): 특정 디렉토리를 최상위 디렉토리인 root로 인식하게끔 설정하는 리눅스 명령

4)  동작 원리

  • Container 안에는 운영체제는 아니지만 OS 와 유사한 것이 들어 있음
  • windows 나 mac 에서는 linux 운영체제를 끌어들여서 사용

5) image 와 container

    • image 
      • container 를 만들어내는 설계도 역할을 수행하는 것으로 하나만 있으면 동일한 Container 를 여러 개 생성할 수 있음
      • 프로그램이나 클래스의 역할 
    • Container 
      • 실제 사용이 되는 애플리케이션의 개념으로 인스턴스나 프로세스의 역할인데 이를 기반으로 이미지를 만들 수 있음
    • image 는 주로 Docker hub 에서 가져오는데 Docker hub 는 공식적으로 운영된느 Docker Registry : https://hub.docker.com
 

Docker Hub Container Image Library | App Containerization

Increase your reach and adoption on Docker Hub With a Docker Verified Publisher subscription, you'll increase trust, boost discoverability, get exclusive data insights, and much more.

hub.docker.com

  • 이미지의 종류는 운영체제 역할을 수행하는 것 + 소프트웨어 1개가 포함된 것 또는 여러 개가 포함된 것으로 나눌 수 있음

6) 추천하지 않는 경우

  • container 는 운영체제의 동작을 완전히 구현하지는 못함
  • 엄밀한 linux 계열의 운영체제 동작이 요구되는 경우는 가상화 소프트웨어 사용을 권장

7) 주요 구성 요소

  • Docker Engine: Docker를 이용한 애플리케이션 실행 환경을 제공
  • Docker Client: Docker Engine에 명령을 내릴 수 있는 CLI 도구
  • Docker Host: Docker Engine을 설치한 컴퓨터
  • Docker Hub: Docker Image를 공유하는 클라우드 서비스
  • Docker-Compose: 의존성있는 독립된 Container에 대한 구성 정보를 yaml 코드로 작성하여 일원화된 애플리케이션 관리를 가능하게 하는 도구
  • Docker Swarm: 여러 Docker 호스트를 클러스터로 구축해서 관리할 수 있는 도구
  • Docker Registry: Image를 저장하고 내려받을 수 있는 레지스트리 구축을 위한 도구

8)  설치

    • Windows 나 Mac에서는 도커 허브 사이트에 접속해서 Desktop을 다운로드 받아서 설치
    • Ubuntu Linux에 설치
      • Docker에서 제공하는 공식 GPG(GNU Privacy Guard) key를 추가
    • Docker를 다운로드 받기 위한 repository 추가
    • 설치
  • 최신 패키지로 업데이트: sudo apt update
  • 설치된 저장소 확인: apt-cache policy docker-ce
  • 도커 관련 패키지 설치: sudo apt install docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin
  • 설치 확인: docker version
    • 데몬 확인: sudo systemctl status docker
    • Docker 그룹에 현재 사용자 등록

sudo usermod -aG docker $(whoami)

sudo chmod 666 /var/run/docker.sock

sudo service docker restart

9) Docker 정보 확인

  • docker version
  • docker 구성 정보 확인: docker info
    • 커널 정보, 현재 컨테이너의 수, 이미지 수 등을 확인
    • 사용한 공간의 크기 등 도 조회가 가능
  • 디스크 용량 확인: docker system df
  • Docker 관련 이벤트 정보 확인: docker system events
  • 롤링(계속 쌓는 것이 아니고 일정 주기로 백업 또는 파일로 덮어쓰면서) 로그이고 한 번에 최대 1000개의 이벤트를 보유
  • 확인할 때는 2개의 터미널을 열어서 작업
  • 하나의 터미널에는 docker system events 명령을 수행한 후 다른 터미널에서 docker run -itd -p 80:80 –name=webapp nginx 명령 과 docker stop webapp 명령을 수행
  • 필터 옵션
    • 이미지 관련 명령만 확인: docker system events --filter 'type=image'
    • docker run -itd -p 80:80 –name=webapp1 nginx(이 명령은 이미지를 다운로드 받지 않기 때문에 로그가 기록되지 않음)
    • 상태 관련 로그만 확인: docker system events --filter 'event=stop'
    • 특정 컨테이너 로그만 확인: docker system events --filter ' container=컨테이너이름'
    • webapp이라는 컨테이너의 중지 상태 로그만 확인: docker system events --filter ' container=webapp' --filter 'event=stop'
    • 지난 24시간 동안의 로그만 확인: docker system events --since 24h 
    • 로그를 JSON으로 출력: docker system events --format '{{json .}}'
    • 문자열을 JSON(데이터 전달을 위한 포맷) 형식으로 만든다는 것은 대부분 다른 곳으로 전송을 하거나 파일로 출력하기 위한 목적
  • 컨테이너를 실행시키면서 터미널로 접속
    • docker container run --interactive --tty diamol/base
    • docker container run -it diamol/base
  • 터미널에서 명령 수행
    • #hostname
    • #date
  • 현재 실행 중인 컨테이너 확인
    • docker container ls 였는데 지금은 docker ps
  • 프로세스 확인
    • docker container top 컨테이너ID
  • 컨테이너 로그 확인
    • docker container logs 컨테이너ID

3. Docker 활용

1) Docker Hub 와 Docker Registry

  • Docker registry : Image 를 배포하는 장소
  • Docker Hub
    • Docker 제작사에서 운영하는 공식 Docker Registry 
    • Apache 나 MySQL 그리고 Ubuntu 의 공식 Image 가 전부 Docker Hub 에 참여해서 Image 를 배포
    • run 명령을 수행했을 때 내려받는 이미지는 여기서 다운로드
  • Repository 는 Registory 를 구성하는 단위

2) 도커 컨테이너 기반의 애플리케이션 서비스 개발 흐름

  • 개발 흐름
  1. 특정 서비스 구동을 위한 애플리케이션 코드 및 웹 화면 구성을 위한 코드 개발
  2. Base Image 기반으로 Dockerfile 작성
    1. 개발에 필요한 인프라 구성 요소를 Docker file 에 작성
    2. Dodcker Hub 를 통해 Base Image 를 다운로드
    3. 다양한 구동 명령어와 작성한 애플리케이션 코드, 라이브러리, 여러도구를 Dockerfile에 포함
  3. Dockerfile build 로 새로운 이미지 생성
    1. docker build 을 통해 작성한 Docker file 을 실행
    2. 단계 별로 실행되는 로그를 화면에서 확인 -> 오류 발생 확인
  4. 생성된 이미지를 이용해서 컨테이너를 실행 
    1. docker images 명령으로 이미지 확인
    2. docker run 명령으로 컨테이너 생성해서 실행
  5. MSA 인 경우는 도커 컴포즈를 이용해서 다중 컨테이너 실행
    1. MSA 로 개발 시 여러 서비스 간의 실행 순서, 네트워크, 의존성 등을 통합 관리
    2. 이때는 여러개의 yml 파일을 사용할 수 있음
  6. 컨테이너 애플리케이션 테스트
  7. 로컬 및 원격 저장소에 이미지를 저장 : 다른 팀 간의 공유 및 지속적인 이미지 관리
  8. git hub 등을 통한 Dockerfile 관리 : git hub action 등을 이용하면 자동화된 빌드 기능을 이용한 이미지 생성 가능
  9. 동일 환경에서의 지속적 애플리케이션 개발 관리
  • IaC(Infrastructure as Code, 코드형 인프라)
    • 컨테이너 동작에 필요한 모든 내용을 사전에 코드로 작성
    • Ansible, Chef, Puppet, Vargrant 와 같은 Infra Provisioning 도구로 자동화
    • 필요할 때마다 애플리케이션 및 서버 환경을 적은 비용으로 빠르게 개발, 배포, 확장 가능 
  • 개발자는 개발, 테스트, 배포 시마다 모든 인프라 구성 요소를 하나하나 수동으로 체크할 필요없음
    • 변경 불가능한 인프라 환경에서 언제든 동일한 상태에서의 개발이 가능
    • 버전 업이나 패치등의 작업이 필요하면 기존 이미지를 변경하지 않고 해당 작업을 수행할 새로운 이미지를 생성해 신규 인프라 서버로 사용하는 것이 가능

3) 도커 이미지 명령

  • 개요
    • docker container 는 일반적으로 docker hub 에서 제공하는 이미지를 기반으로 실행
    • 도커 이미지는 도커의 핵심 기술이면서 코드로 개발된 container 내부 환경 정보를 고스란히 복제해 사용 가능
    • docker container 로 사용할 docker 이미지는 docker search 명령을 통해서 조회
    • 로컬 서버 및 데스크탑에 docker 이미지를 저장하기 위해 Dockerfile 로 새로운 이미지 생성 or 내려받음
    • Dockerfile 파일로 생성한 이미지는 docker hub 에 로그인을 통해서 자격 증명 후 업로드하고 공개 및 비공개 설정 가능
  • docker search : 이미지 검색
docker search [options] 검색_키워드
docker search mysql

# 개수 제한 시 --limit 개수 옵션 이용
  • docker image 다운로드 
    • docker [image] pull [Options] 이미지이름[:TAG | @Image Digest]
       
    • 태그를 붙이지 않으면 자동으로 latest 버전이 지정됨
    • 이미지 앞에 libarary : docker hub 가 이미지를 저장하고 있는 namespace 
    • Digest 값은 원격 docker registry 에서 관리하는 이미지의 고유 식별 값
    • 다운로드 된 이미지 정보가 로컬에 저장되었음을 나타냄
  • 옵션
  • - -all-tags, -a: 저장소에 태그로 지정된 여러 이미지를 모두 다운로드
  • - -diable-content-trust: 이미지를 다운로드 할 때 검증하지 않고 다운로드
  • - -platform: 이미지의 플랫폼 지정(윈도우 도커에서 리눅스 이미지를 받아야 하는 경우 - -platform=linux)
  • - -quiet, -q: 이미지 다운로드 과정에서 화면에 나타나는 상세 출력 값 숨김
  • 저장소를 추가해서 받기 : docker pull docker.io/library/debian:latest
    • docker hub 에서 이미지를 다운로드 받을 때는 저장소를 생략하는 것이 가능
    • 이외의 곳에서 받을 때는 저장소 생략이 불가능
    • docker hub 는 index.docker.io 가 앞에 붙음
  • docker hub 가 아닌 곳에서 다운로드 받기 : https://gcr.io/google-samples/hello-app:1.0  -> docker pull gcr.io/google-samples/hello-app:1.0
    • latest 가 아니므로 태그를 입력
    • docker hub 의 저장소가 아니므로 앞에 저장소 생략이 안됨
  •  이미지 확인 : docker images 또는 docker image ls
  • REPOSITORY: 이미지 이름
  • TAG: 버전 정보
  • IMAGE ID: 이미지 식별자로 원래는 64자인데 앞의 12글자만 출력
  • CREATED: Image 생성 후 경과한 시간
  • SIZE: 이미지의 크기
  • 도커 이미지 세부 정보 조회
    • 명령어 형식
      • docker image inspect [options] 이미지이름 [이미지 이름 나열..]
      • 옵션은 - -format 이나 -f 뒤에 JSON을 설정해서 JSON 형식으로 세부 정보를 출력하는데 이 때 정보 이름을 사용할 수 있음
    • 주요 정보
      • image ID: Id
      • 생성일: Created
      • 도커 버전: DockerVersion
      • 이미지 다이제스트 정보: RootFS
      • 이미지 레이어 정보: GraphDriver
      • httpd 라는 이미지를 검색해서 최신 버전을 다운로드 : docker search httpd, docker pull httpd:latest
      • httpd 의 상세 정보 확인 : docker image inspect httpd
      • httpd 의 운영체제만 확인 : docker image inspect --format="{{.Os}}" httpd
  • 이미지를 구성하고 있는 레이어와 실행 정보를 확인하는 명령
    • 기본 형식 : docker image history [옵션] 이미지 이름
    • 현재 이미지 구성을 위해 사용된 레이블 정보와 레이어의 수행 명령, 크기를 조회할 수 있음
    • 도커의 이미지는 여러 개의 레이어로 구성 가능 - 여러개로 나누어 재사용성 증가
    • 일반적으로 레이어는 운영체제가 가장 적게 가지고 있음
    • 운영체제 위에 플랫폼이 놓이고 플랫폼 위에 애플리케이션이 위치하는 구조

 

반응형
LIST

'현대 오토에버 SW 스쿨 - 클라우드 > 도커' 카테고리의 다른 글

[도커] - docker image, docker container 관련 명령어 정리  (2) 2024.11.04
[도커] - docker-compose 와 CI  (0) 2024.10.25

관련글

티스토리툴바