도커 개념 총정리!!! 그림과 실습으로 배우는 도커 & 쿠버네티스

본 포스팅은 그림과 실습으로 배우는 도커 & 쿠버네티스를 바탕으로 작성되었습니다!

도커란?

데이터 또는 프로그램(아파치, nginx, 메일 프로그램 등)을 격리시키는 기능을 제공하는 소프트웨어

 

도커는 그 자체로 클라우드 플랫폼일까?

도커와 쿠버네티스는 클라우드 플랫폼이 아닌, 클라우드 환경에서 애플리케이션을 개발, 배포, 관리하는 데에 유용하게 사용되는 기술이다. 클라우드 플랫폼은 AWS, GCP 등이 있다.

그러나 클라우드 개념을 가지고 있다. 도커와 쿠버네티스는 주로 클라우드 서비스 제공 업체들의 인프라(AWS, Azure, CGP) 와 통합되어 사용된다.

즉 클라우드 서비스를 활용하여 도커 컨테이너를 배포하고 쿠버네티스 클러스터를 관리할 수 있다.

 

도커 컨테이너와 도커 엔진

도커 컨테이너: 개인용 컴퓨터나 서버 상의 환경을 조립형 창고 같은 방으로 분할 해 데이터나 프로그램을 두는 것

                             컨테이너는 쓰고 버리는 일회용품 같은 것이라고 생각하면 된다.

                             쉽게 생성하여 구동하고 쉽게 폐기할 수 있다.

도커 엔진: 도커 소프트웨어의 본체로, 컨테이너를 생성하고 구동할 수 있게 해준다.

 

도커의 구조

리눅스 운영 체제 위에 도커 엔진을 올리고, 그 위에 컨테이너를 올리고 프로그램을 넣어 동작시킨다.

출처: https://ojt90902.tistory.com/926

 

도커는 리눅스용

반드시 리눅스 운영체제 위에 올리거나, 리눅스 환경을 가상 머신 등으로 구성해주어야 한다.

도커는 기본적으로 리눅스 용이다.

 

도커 이미지

컨테이너를 찍어내는 빵틀과도 같은 역할로, 컨테이너의 설계도 역할을 한다. 

https://ojt90902.tistory.com/926

 

하나만 있으면 여러개의 컨테이너를 만들 수 있고, 반대로 컨테이너로 이미지를 만들 수도 있다.

https://ojt90902.tistory.com/926

 

데이터나 프로그램을 독립된 환경에 격리해야 하는 이유

한 서버 내에서 프로그램 간 공유나 연동으로 인해 설정 파일이 섞이거나 충돌되는 것을 막고 효율적으로 관리하기 위해서

문제의 원인은 대부분 프로그램 간 공유에서 발생하거나, 설정 파일이 섞이거나 설정에 충돌이 생기는 것이다.

프로그램도 한 서버에서 함께 지내려면 사람이 함께 지내는 것 이상으로 신경 쓸 것이 많이 생긴다.

 

컨테이너 시스템의 장점

1. 프로그램을 완벽하게 격리하므로 웹 서버와 메일 서버, 시스템과 DB 서버를 각각 독립적인 환경에서 안전하게 운용할 수 있다.

2. 한 대의 컴퓨터에 웹 서버를 한 벌 밖에 실행하지 못하던 것을 여러 개의 웹 서버를 올릴 수 있게 해준다.(그만큼 물리서버도 줄일 수 있다.)

3. 그저 격리된 것이 아니라 쉽게 옮길 수 있기 때문에 개발환경을 갖추거나 운영환경으로 쉽게 넘어갈 수 있다.

 

도커의 단점

1. 리눅스 운영체제 베이스이기 때문에 윈도우 서버는 아예 지원하지 않고 유닉스조차 사용할 수 없다.

2. 물리 서버(호스트 머신의 서버) 위에 여러 대의 서버를 띄우는 형식이므로 호스트 서버에 문제가 생기면 모든 컨테이너에 영향이 미친다.

3. 컨테이너 하나를 장기간에 걸쳐 사용할 때에는 그리 큰 장점을 느끼기 어렵다. 

 

도커의 용도

1. 팀원 모두에게 동일한 개발환경 제공하기: 프로젝트별로 컨테이너를 따로 사용할 수도 있다.

2. 새로운 버전을 테스트 할 수 있다: 새로운 버전과 변경된 환경에 대한 테스트에도 유용하다.

3. 동일한 서버가 여러 대 필요한 경우

 

컨테이너가 가벼운 이유

운영체제는 소프트웨어나 프로그램의 명령을 하드웨어에 전달하는 역할을 하는데, 주변 부분이 프로그램의 연락 내용을 커널에 전달하고 커널이 하드웨어를 다룬다.

도커 컨테이너 속에는 주변 부분만 들어있고, 커널은 운영체제의 커널을 쓴다.

그래서 가볍다.

 

도커 허브

도커 허브는 스마트폰의 구글 플레이 스토어와도 같은 존재로, 공개된 컨테이너 이미지가 모여 있는 곳이다.

이곳에서 원하는 컨테이너의 이미지를 내려받을 수 있다.

도커 허브에는 다양한 공개 컨테이너 이미지가 제공되는데, 누구든지 이미지를 등록하고 공개할 수 있으므로 이미지의 종류도 아주 많다.

 

도커 사용의 기본 원칙

출처: https://ojt90902.tistory.com/926

한 컨테이너에 한 프로그램을 쓰는 것이 좋은데, 보안 및 유지 관리 측면에서 유리하기 때문에 많이 쓰이는 정책이다. 

한 컨테이너 안에 워드프레스, 아파치, MySQL을 다 넣을 수도, 한 컨테이너에 한 개의 프로그램을 넣어 총 3개의 컨테이너를 도커 엔진 위에 올릴 수도 있다.

컨테이너에 여러 개의 프로그램을 넣어서 돌릴 수 있기도 하지만 이 경우는 도커가 가지는 가장 큰 장점인 "격리성"을 손해보기 때문에 권장하는 방식은 아니라고 한다. 

 

도커의 데이터 저장 방식

컨테이너는 일종의 '프로세스'다. 도커 컨테이너는 저장 공간을 가지지만 기본적으로 ephermeral(일시적인)로써 종료되면 컨테이너의 변경사항이 사라진다. 

이를 유지하고 싶으면 호스트 머신의 디렉터리 혹은 외부 데이터베이스 같은 외부 저장소에 저장하거나 도커 볼륨을 사용하여 데이터를 영속적으로 유지해준다. 

외부 저장소에 연결하기 위해 도커가 설치된 호스트의 디스크를 마운트해 이 디스크에 데이터를 저장한다.

이런 방식으로 컨테이너가 폐기되더라도 데이터는 컨테이너 외부에 안전하게 저장되어 사라지지 않는다. 그리고 이렇게 외부에 저장하면 다른 컨테이너와 데이터를 공유할 수도 있어서 매우 편리하다. 

 

컨테이너의 생성과 삭제, 실행, 정지

컨테이너를 생성(create) 하고 실행(start) 한 다음 정지(stop) 하고 폐기(rm)하는 것이 컨테이너의 생애주기다.

 

컨테이너를 생성하고 실행하는 커맨드

docker run 이미지

컨테이너를 정지하는 커맨드

docker stop 컨테이너_이름

컨테이너를 삭제하는 커맨드

docker rm 컨테이너_이름

 

도커 명령어

도커 엔진을 항상 자동 실행되게 설정하는 명령어

systemctl enable docker

 

컨테이너 조작 관련 커맨드

docker container [ 하위 command ] 옵션

start: 시작

stop: 정지

create: 도커 이미지로부터 컨테이너를 생성

run: 도커 이미지를 내려받고 컨테이너를 생성해 실행함(docker image pull + docker container create + docker container start)

exec: 실행 중인 컨테이너 속에서 프로그램을 실행

ls: 컨테이너 목록을 출력

commit: 도커 컨테이너를 이미지로 변환

 

이미지 조작 관련 커맨드

docker image [ 하위 커맨드 ] 옵션

pull: 도커 허브 등의 리포지토리에서 이미지를 내려받음

rm: 도커 이미지를 삭제

ls: 내려받은 이미지의 목록을 출력

build: 도커 이미지를 생성

 

볼륨 조작 관련 커맨드

docker volume [ 하위 커맨드 ] 옵션

 create: 볼륨 생성

inspect: 볼륨의 상세 정보를 출력

ls: 볼륨의 목록을 출력

prune: 현재 마운트되지 않은 볼륨을 모두 삭제

rm: 지정한 볼륨을 삭제

 

컨테이너 목록 출력 커맨드 

docker ps -a(옵션)

a가 붙으면 정지 상태의 컨테이너까지 모두 보여준다. 

 

컨테이너와 통신하려면

아파치 서버의 경우 80번 포트에서 웹 사이트에 대한 접근을 기다리다가 사용자가 이 포트를 통해 접근해 오면 요청에 따라 웹 사이트의 페이지를 제공한다. 하지만 컨테이너 속에서 실행 중인 아파치는 외부와 직접 연결되지 않았기 때문에 외부에서 접근할 수 없다.

그래서 컨테이너를 실행 중인 물리적 컴퓨터가 외부의 접근을 대신 받아 전달해주도록 한다.(포트 포워딩) 

호스트 머신의 포트를 컨테이너 포트와 연결해 밖에서 온 통신을 컨테이너 포트로 전달하는 것이 도커의 포트 포워딩이다.

 

좀 더 구체적으로 설명하면 컨테이너를 실행 중인 컴퓨터(호스트)의 8080번 포트와 컨테이너의 80번 포트를 연결한다.

-p 8080:80

출처: https://www.ithands-on.com/2022/04/docker-101-port-forwarding-for.html

 

볼륨 마운트

볼륨이란?

스토리지의 한 영역을 분할한 것을 말한다. 간단히 말하면 하드디스크나 SSD를 분할한 하나의 영역이다. 기다란 카스테라를 자른 한 조각이라고 생각하면 이해하기 쉽다.

 

마운트란?

디스크를 연결해 데이터를 기록할 수 있도록 한 상태다.

마운트 되는 스토리지는 본래 별도의 장소에 있지만 마치 컨테이너 안에 있는 것처럼 설정한다.

바탕화면에 비유하면 컨테이너에 스토리지를 가리키는 단축 아이콘을 만드는 것과 같다.

 

볼륨 마운트: 도커 엔진이 관리하는 영역(도커 엔진 위에 올린다고 생각하자) 내에 만들어진 볼륨을 컨테이너에 디스크 형태로 마운트 한다. 직접 조작하기 어려우므로 임시 목적의 사용이나 자주 쓰지는 않지만지우면 안 되는 파일을 두는 목적으로 사용한다.  

도커 엔진의 관리 하에 있으므로 사용자가 파일 위치를 신경 쓸 필요가 없고, 바탕화면에 뒀다가 실수로 지워버리는 일도 발생하지 않는다.

그리고 환경에 따라 경로가 바뀌지도 않는다.

익숙해지면 손쉽게 사용할 수 있고 도커 제작사에서도 볼륨 마운트 사용을 권장한다.

하지만 볼륨 마운트는 도커 컨테이너를 경유하지 않고 직접 볼륨에 접근할 방법이 없고, 억지로 수정하려고 하면 볼륨 자체가 깨질 우려도 있으며, 백업 절차가 복잡하다.

 

바인드 마운트: 반면 도커가 설치된 컴퓨터의 문서 폴더 또는 바탕화면 폴더 등 도커 엔진에서 관리하지 않는 영역(운영체제 위에 올린다고 생각하자)의 기존 디렉터리를 컨테이너에 마운트하는 방식이다. 폴더 속에 파일을 직접 두거나 열어볼 수 있기 때문에 자주 사용하는 파일을 두는 데 사용한다.

도커가 관리하지 않는 영역 어디라도 파일을 둘 수 있으며, 기존과 동일한 방식으로 파일을 사용할 수 있으므로 다른 소프트웨어를 사용해 쉽게 편집할 수 있다. 도커 엔진과 무관하게 파일을 다룰 수 있다. 

 

따라서 파일을 직접 편집할 일이 많다면 바인드 마운트를 사용하고, 그렇지 않다면 볼륨 마운트를 사용하면 된다.

 

볼륨 마운트는 별도로 볼륨을 먼저 생성하는 것이 좋고, 바인드 마운트는 원본이 될 폴더나 파일을 먼저 만들면 된다.

 

쿠버네티스는 여러 대의 서버에서 컨테이너를 실행할 때 사용하는 컨테이너 오케스트레이션 도구다. 오케이스트레이션 도구는 주로 대규모 시스템을 운영할 때 사용한다.

 

Dockerfile

도커 이미지 설정 파일에 해당한다.

 

도커 컴포즈

시스템 구축과 관련된 명령어를 하나의 텍스트 파일(정의 파일)에 기재해 명령어 한 번에 시스템 전체를 실행하고 종료와 폐기까지 한 번에 하도록 도와주는 도구가 바로 도커 컴포즈다.

 

도커 컴포즈와 Dockerfile 스크립트의 차이점

도커 컴포즈는 텍스트 파일에 기재된 정의를 따라 실행된다. 이가 dockerfile과 비슷하게 느껴질 수 있다.

 

그러나 도커 컴포즈는 docker run 명령어를 여러 개 모아놓은 것과 같다. 컨테이너와 주변 환경을 생성하고, 네트워크와 볼륨까지 함께 만들 수 있다.

 

반면 Dockerfile 스크립트는 이미지를 만들기 위한 것으로 네트워크나 볼륨은 만들 수 없다.

 

 

 

 

본 포스팅은 그림과 실습으로 배우는 도커 & 쿠버네티스를 바탕으로 작성되었습니다!

더 자세한 개념은 책에 잘 나와있으니 삽화와 설명을 잘 참조하시기 바랍니다!