[Docker] 1. 도커, 이미지, 컨테이너, 레지스트리

 

 

Docker

Docker는 컨테이너 기반의 가상화 플랫폼으로, 애플리케이션과 그 종속성을 함께 패키징하여 실행 환경 간 일관성을 제공합니다. 이를 통해 응용 프로그램을 서로 다른 환경에서도 일관되게 실행할 수 있고, 개발 환경과 운영 환경 사이의 차이로 인한 문제를 줄일 수 있습니다. 또한 Docker Container는 가볍고 빠르며 확장성이 좋아서 개발 및 배포 프로세스를 간소화하는 데 사용됩니다.

Docker는 주로 가상머신과 비교를 많이 하는데, 기존 가상머신은 무겁고 느리지만 도커 컨테이너는 가볍고 빠르게 실행되며 호스트의 운영체제의 커널을 공유하는 방식으로 동작한다는 것입니다. 또한 컨테이너 기술은 애플리케이션 배포와 관리를 더 효율적으로 처리할 수 있는 방법을 제공합니다. 실무에서는 여러 컨테이너를 관리, 운영하며 오토 스케일링, 자동 백업, 이중화 등을 제공하는 쿠버네티스를 활용합니다.

Docker의 주요 기능과 구성 요소는 다음과 같습니다:

1. 컨테이너(Container)
   컨테이너는 애플리케이션, 라이브러리, 실행 파일, 그리고 필요한 모든 것을 포함하는 독립 실행 환경입니다.
   • 다른 컨테이너 및 호스트와 격리된 환경에서 실행됩니다.
   • 가상 머신보다 경량이며, 호스트의 커널을 공유합니다.
2. Docker 엔진(Docker Engine)
   Docker 컨테이너를 빌드, 실행, 배포하기 위한 핵심 소프트웨어입니다.
   • Docker Engine은 클라이언트, 데몬(서버), REST API로 구성됩니다.
3. Docker CLI
   명령줄 인터페이스로 Docker 명령을 실행합니다.
   예: docker run, docker build, docker ps.

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Docker Image

Docker 이미지는 컨테이너를 생성하기 위한 템플릿입니다.

• 이미지는 계층(layer) 기반으로 저장되며, 각 계층은 읽기 전용입니다.
• 이미지는 컨테이너 실행 시 읽기 전용으로 로드되며, 실행 시점에만 컨테이너의 쓰기 가능한 계층이 추가됩니다.

주요 특징

1. Immutable
   이미지는 불변하며, 한 번 빌드되면 수정할 수 없습니다. 수정이 필요하면 새로운 이미지를 생성해야 합니다.
2. Layered Structure
   • 이미지는 여러 계층으로 구성됩니다.
   • 예: 베이스 이미지(Ubuntu) + 애플리케이션 실행 환경 + 애플리케이션 소스 코드.
3. Dockerfile
   이미지는 보통 Dockerfile이라는 스크립트 파일을 기반으로 빌드됩니다.

FROM ubuntu:20.04
RUN apt-get update && apt-get install -y python3
COPY app.py /app/
CMD ["python3", "/app/app.py"]

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Docker Container

Docker 컨테이너는 Docker 이미지를 실행하여 생성된 실행 가능한 환경입니다.

• 컨테이너는 가볍고 빠르며, 격리된 환경에서 실행됩니다.
• 애플리케이션과 종속성만 포함하며, 호스트 OS의 커널을 공유합니다.

주요 특징

1. 격리성(Isolation)
   각 컨테이너는 별도의 프로세스 네임스페이스와 파일 시스템을 가집니다.
2. 가벼움(Lightweight)
   가상머신(VM)보다 적은 자원을 사용하며, 빠르게 시작/종료됩니다.
3. 유지 가능성(Maintainability)
   컨테이너는 상태를 가지지 않는(stateless) 특성이 있으며, 필요에 따라 쉽게 종료 및 재생성할 수 있습니다.

 

✅ 도커 이미지와 컨테이너의 관계를 정의하면, 프로그램과 프로세스와 같다고 말할 수 있습니다. 코드의 동작이 정의된 프로그램을 실행시키면 정의된 대로 메모리에 프로그램이 올라가서 실행상태인 프로세스가 됩니다. 마찬가지로 가상환경이 정의된 이미지(프로그램)을 실행시키면 실행상태인 컨테이너(프로세스)가 됩니다.

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Docker Registry

Docker Registry는 Docker 이미지를 저장하고 관리하는 중앙 저장소입니다.

• 개발자는 이미지를 레지스트리에 업로드하고, 필요 시 다운받아 사용할 수 있습니다.

주요 요소

1. Docker Hub
   • Docker에서 기본 제공하는 퍼블릭 레지스트리입니다.
   • 전 세계의 컨테이너 이미지를 공유하거나 개인적으로 사용할 수 있습니다.
   • 예: nginx, mysql과 같은 인기 있는 이미지를 쉽게 가져올 수 있습니다.

     docker pull nginx
     

2. Private Registry
   기업 또는 개인이 관리하는 프라이빗 레지스트리입니다.
   • Docker Registry를 직접 호스팅하거나 AWS ECR, Google Container Registry 등을 사용 가능합니다.
3. 이미지 이름 규칙
   • repository:tag 형식으로 이미지를 식별합니다.
   • 예: myapp:1.0, nginx:latest.
4. Push & Pull
   • docker push: 이미지를 레지스트리에 업로드.
   • docker pull: 이미지를 레지스트리에서 다운로드.

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Docker의 전체 작업 흐름

1. Dockerfile 작성
   • 애플리케이션과 필요한 환경을 정의한 Dockerfile 작성.
2. 이미지 빌드
   

   docker build -t myapp:1.0 .

3. 컨테이너 실행
   

   docker run -d --name mycontainer -p 8080:80 myapp:1.0

4. 이미지 배포
   • Docker Registry에 업로드하여 다른 환경에서 사용 가능.

   docker tag myapp:1.0 myregistry.com/myapp:1.0
   docker push myregistry.com/myapp:1.0
   

 

✅ 도커를 접해보지 않은 사람들에게 추천하는 방법은 도커를 설치하고 docker run --rm -d -p 8080:80 nginx 명령어를 무작정 실행해보는 것입니다. nginx라는 이미지가 로컬에 없기 때문에 도커 허브에서 nginx 이미지를 Pull해서 가져올 것이고 컨테이너를 실행할 것입니다. 그리고 docker ps를 입력해보고, localhost:8080으로 웹 서버가 동작하는지 체크해보세요. 

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Docker를 사용하는 이유

1. 일관된 환경 제공
   • 개발, 테스트, 배포 환경의 차이로 인한 문제를 최소화.
2. 효율성
   • 빠른 시작과 자원 효율성을 제공(격리된 환경으로 버전/종속성 신경 안써도 됨)
3. 확장성
   • Kubernetes와 같은 오케스트레이션 도구를 통해 대규모 컨테이너 관리 가능.
   • MSA의 가속화
4. 리소스 사용량 예측 가능 및 자원 사용 효율성 증가
   • Kubernetes와 같은 오케스트레이션 도구를 통해 대규모 컨테이너 관리 가능.

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도커 아키텍처

https://docs.docker.com/get-started/docker-overview/

Docker는 클라이언트-서버 모델을 기반으로 설계되었으며, 애플리케이션의 빌드, 배포, 실행을 효율적으로 처리하기 위해 구성된 다양한 컴포넌트로 이루어져 있습니다.클라이언트와 docker host는 로컬 환경에 존재합니다. 레지스트리는 남들이 만들어 놓은 Docker hub의 Repository 모음입니다.

Docker Client

Docker Client는 사용자가 Docker를 제어하기 위해 사용하는 인터페이스입니다.

• 역할
  • 사용자의 명령(docker run, docker build, docker pull)을 전달하고 결과를 표시.
  • Docker Server(Daemon)와 통신하여 실제 작업을 수행.
• 작동 방식
  • Docker Client는 REST API를 통해 Docker Daemon과 상호작용합니다.
  • CLI(Command Line Interface)와 GUI 도구(예: Docker Desktop)를 포함.

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Docker Daemon (Server)

Docker Daemon은 Docker의 핵심 컴포넌트로, Docker 컨테이너와 이미지를 관리합니다.

• 역할
  • 컨테이너 빌드, 실행, 네트워크 설정 등 모든 작업 수행.
  • Docker 이미지, 컨테이너, 네트워크, 볼륨 관리.
  • 클라이언트로부터 명령을 받고 이를 처리.
• 작동 방식
  • 백그라운드에서 실행되며 REST API 요청을 처리.
  • 주로 dockerd 프로세스가 이를 담당.

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Docker Engine

Docker Engine은 Docker 아키텍처의 중심으로, 아래 세 가지 요소로 구성됩니다:

1. Docker Daemon: 실제로 이미지를 빌드하고 컨테이너를 실행.
2. Docker CLI: 사용자가 명령을 실행할 수 있는 인터페이스.
3. REST API: Docker Daemon과 클라이언트가 통신하는 방식.

 

Docker Command

1. Docker build
   • 이미 정의된 Dockerfile대로 이미지를 만듭니다.
2. Docker pull
   • 레지스트리에서 이미 만들어진 이미지를 가져 옵니다.
3. Docker run
   • 이미지(프로그램)를 실행시켜서 컨네이너(프로세스)로 만듭니다.

 

docker build 상세

docker build 명령어는 Dockerfile을 사용하여 이미지를 생성할 때 사용됩니다.

기본 형식

docker build [OPTIONS] PATH | URL | -

주요 옵션

옵션	설명
-t, --tag	생성할 이미지의 이름과 태그를 지정합니다. (예: myimage:1.0)
--build-arg KEY=VALUE	Dockerfile에서 사용할 빌드 타임 변수 값을 지정합니다.
--no-cache	캐시를 사용하지 않고 이미지를 빌드합니다.
--pull	빌드 시 최신 베이스 이미지를 항상 다운로드합니다.
--file, -f	사용할 Dockerfile의 경로를 지정합니다. 기본값은 현재 디렉토리의 Dockerfile입니다.
--progress	빌드 진행 상황 표시 스타일을 설정합니다. (auto, plain, tty)
--build-context	빌드 시 사용할 컨텍스트를 지정합니다.
--target	멀티스테이지 빌드에서 특정 스테이지를 지정합니다.
--platform	이미지를 빌드할 플랫폼을 지정합니다. (예: linux/amd64, linux/arm64)

예제

1. 기본 이미지 빌드:

   docker build -t myimage:1.0 .
   

2. 특정 Dockerfile 경로 지정:

   docker build -f ./path/to/Dockerfile -t myimage:1.0 .
   

3. 캐시 없이 빌드:

   docker build --no-cache -t myimage:1.0 .
   

4. 빌드 인수 전달:

   docker build --build-arg ENV=production -t myimage:prod .
   

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docker run 상세

docker run 명령어는 Docker 이미지를 기반으로 컨테이너를 실행할 때 사용됩니다.

기본 형식

docker run [OPTIONS] IMAGE [COMMAND] [ARG...]

주요 옵션

옵션	설명
-d, --detach	컨테이너를 백그라운드에서 실행합니다.
-i, --interactive	컨테이너와의 상호작용을 유지합니다. (주로 -t와 함께 사용)
-t, --tty	가상 터미널을 할당합니다.
--name	컨테이너 이름을 지정합니다.
-p, --publish	호스트와 컨테이너 간 포트를 매핑합니다. (예: -p 8080:80)
-P, --publish-all	컨테이너의 모든 노출된 포트를 랜덤으로 호스트에 매핑합니다.
-v, --volume	호스트와 컨테이너 간에 볼륨을 마운트합니다. (예: -v /host/path:/container/path)
--env, -e	환경 변수를 컨테이너에 전달합니다. (예: -e ENV=production)
--env-file	환경 변수 파일을 사용합니다. (예: --env-file ./env.list)
--rm	컨테이너가 종료되면 자동으로 제거됩니다.
--network	컨테이너가 사용할 네트워크를 지정합니다. (예: --network my_network)
--cpu-shares	CPU 사용량 우선순위를 설정합니다.
--memory	컨테이너의 메모리 사용 한도를 설정합니다. (예: --memory 512m)
--restart	컨테이너 재시작 정책을 지정합니다. (no, always, on-failure, unless-stopped)
--entrypoint	기본 이미지의 ENTRYPOINT를 덮어씁니다.
--privileged	컨테이너에 추가 권한을 부여합니다.
--detach-keys	컨테이너를 백그라운드로 보낼 단축키를 설정합니다.

 

예제

1. 기본 컨테이너 실행:

   docker run -it ubuntu
   

2. 포트 매핑하여 실행:

   docker run -d -p 8080:80 nginx
   

3. 환경 변수 전달:

   docker run -e ENV=production -it ubuntu
   

4. 볼륨 마운트:

   docker run -v /host/data:/container/data -it ubuntu
   

5. 종료 후 컨테이너 제거:

   docker run --rm -it ubuntu
   

6. 네트워크 지정:

   docker run --network my_network -it ubuntu