[Docker] 도커의 이해

Docker

2013.03 Pycon에서 Docker의 창시자인 솔로몬 하익스가 처음으로 소개를 했다.

• 여러 계층의 어플리케이션을 컨테이너로 분리, 연결하여 실행하는 마이크로서비스 아키텍처 프로젝트에 유용

• 애플리케이션의 인프라 (runtime)는 이미지를 통해 제공하고 public or private하게 공유 가능

• 깃허브와 유사한 방식인 open share로 Docker Hub에서 제공

• Image를 기반으로 애플리케이션 서비스 제공, 이를 컨테이너화 할 수 있다.

---

가상화(virtualization)

• 서버, 스토리지, 네트워크, 애플리케이션 등을 가상화하여 하드웨어 리소스를 효율적으로 사용하도록 한다.

• 기업은 효율적인 자원 활용, 자동화된 IT 관리, 빠른 재해 복구 등의 장점이 있다.

• 물리적 하드웨어 유지 관리 대신 소프트웨어적으로 가상화를 통해 제한된 부분을 쉽게 관리, 유지 가능

• 하이퍼바이저 기반의 가상머신(VM, Virtual Machine)을 통해 수행

  • VMware, VirtualBox

가상화 기술의 역사

1991 ~ : 리눅스 프로세스 격리 (Linux, LXC)
2010 ~ : Virtual Machine 가상화기술 (VMware, virtualbox)
2013 ~ : 컨테이너 가상화기술 (dotcloud, docker)
2015 ~ : 컨테이너오케스트레이션 (쿠버네티스, AWS, Azure, docker swarm, GCP)

컨테이너 가상화 vs VM 가상화

* 공통점 *
실행하고자하는 애플리케이션 프로세스 및 종속 요소와 소스 등을 패키지, 즉 이미지화 하여 HostOS와 격리된 환경을 제공한다.

* VM 가상화 *
실제 호스트 운영체제와 같이 별도의 GuestOS를 갖고 원하는 애플리케이션을 설치하는 하드웨어 수준의 가상화 구현

* 컨테이너 가상화 *
VM가상화에 비해 경량이면서 호스트 운영체제의 커널을 공유하는 OS 수준의 가상화 구현
-> 원하는 애플리케이션 환경을 빠르게 번들링하여 패키징

컨테이너와 가상머신

컨테이너는 Hypervisor와 완전히 다른데
궁극적으로는 hypervisor와 유사한 형태의 가상화를 목표로 하고 있다.
하지만 htpervisor는 *OS 및 커널이 통째로 가상화되는 반면에
*container는 *filesystem의 가상화 *만을 이룬다.

---

컨테이너화 (Containerization) 기술

• 리눅스 컨테이너 기술은 LXC를 이용한 시스템 컨테이너화로 시작되었다
  

• OS 수준의 가상화 도구

• cgroup, namespace 등의 커널 기술을 공유해 컨테이너에 제공한다
  

Namespace

• VM에서는 각 게스트 머신별로 독립적인 공간을 제공하고 서로가 충돌하지 않도록 하는 기능을 갖고 있다.

• 리눅스에서는 위 기능을 namespace 기능을 커널에 내장하고 있다

  • mnt (filesystem mount) : 호스트 파일시스템에 구애받지 않고 독립적으로 파일시스템을 마운트/언마운트
  • pid (process ID) : 독립적인 프로세스 공간 할당
  • net (network) : namespace 간의 network 충돌 방지 - 중복 포트 바인딩 등
  • ipc (systemV IPC) : 프로세스 간의 독립적인 통신통로 할당
  • uts (hostname) : 독립적인 hostname 할당
  • user (UID) : 독립적인 사용자 할당

cgroups (Control Groups)

• cgroups는 자원에 대한 제어를 가능하게 해주는 리눅스 커널의 기능

  • 메모리
  • CPU
  • I/O
  • 네트워크
  • device 노드 (/dev/)
    
  • 초기 노드는 LXC를 그대로 응용하여 사용

  

• 현재에는 containerd, runC를 이용하도록 변경

• runC : 커널 기술 공유를 통해 컨테이너 생성
• containerd : 생성된 컨테이너의 라이프사이클 관리
• dockerd : 사용자 환경에서 명령 전달

• docker는 1.11 ver부터 위와 같은 구조로 작동한다
• containerd는 OCI 구현체 (주로 runC)를 이용하여 container를 관리해주는 daemon이다
• Docker engine 자체는 이미지, 네트워크, 디스크 관리 역할을 한다
• Docker engine과 containerd가 완전히 분리되어 있기에 Docker engine을 업그레이드할 때, 재시작해도 container의 재시작 없이 사용할 수 있다.