도커(Docker)는 애플리케이션을 컨테이너로 패키징하고 배포하는 데 사용되는 도구입니다. 도커는 CLI, 도커 클라이언트, 도커 서버(데몬), 컨테이너드(containerd), 그리고 runC로 구성된 계층 구조를 통해 동작합니다. 이 구조를 통해 사용자 명령이 어떻게 처리되고 컨테이너가 실행되는지 살펴보겠습니다.

1. CLI (Command Line Interface)
   • 사용자는 터미널 또는 명령 프롬프트를 통해 도커 CLI를 사용하여 명령을 입력합니다.
   • 예를 들어, docker pull 명령은 도커 이미지를 도커 허브에서 가져오는 명령입니다.
2. Docker API
   • 사용자가 입력한 명령은 도커 CLI를 통해 도커 API로 전달됩니다. 도커 API는 클라이언트와 서버 간의 통신을 담당합니다.
   • 도커 API는 도커 클라이언트와 도커 데몬 간의 인터페이스 역할을 합니다.
3. Docker Client
   • 도커 클라이언트는 사용자가 입력한 명령을 도커 데몬에 전달하는 역할을 합니다.
   • 도커 클라이언트는 도커 API를 호출하여 명령을 도커 데몬에 전달합니다.
4. Docker Server (Daemon)
   • 도커 데몬은 도커의 핵심 컴포넌트로, 도커 클라이언트로부터 명령을 받아 컨테이너의 생성, 실행, 관리 등을 수행합니다.
   • 예를 들어, docker run 명령을 받으면, 도커 데몬은 해당 명령을 처리하여 컨테이너를 실행합니다.
5. containerd
   • containerd는 도커의 고수준 런타임으로, 컨테이너의 생성, 관리, 네트워크 설정, 스토리지 조작 등을 담당합니다.
   • 도커 데몬은 containerd를 통해 컨테이너를 관리합니다.
6. runC
   • runC는 도커의 저수준 런타임으로, 실제로 컨테이너를 실행하는 역할을 합니다.
   • containerd는 runC를 호출하여 컨테이너를 실행합니다.
   • runC는 cgroups, 네트워크 네임스페이스, 파일 시스템 등 다양한 리눅스 커널 기능을 사용하여 컨테이너를 격리하고 실행합니다.

도커 명령 처리 예시

아래는 docker run 명령이 처리되는 과정을 예시로 설명합니다:

1. 사용자가 CLI에서 docker run hello-world 명령을 입력합니다.
2. 도커 클라이언트는 이 명령을 도커 API를 통해 도커 데몬에 전달합니다.
3. 도커 데몬은 명령을 받아 containerd에 전달하고, containerd는 runC를 호출하여 컨테이너를 실행합니다.
4. runC는 실제로 컨테이너를 생성하고, 격리된 환경에서 hello-world 이미지를 실행합니다.
5. 컨테이너가 실행되면서 출력 결과를 사용자에게 전달합니다.

이와 같은 과정에서 도커는 컨테이너의 생성, 실행, 관리 등을 효율적으로 처리하며, 개발자가 애플리케이션을 쉽게 배포하고 관리할 수 있도록 돕습니다.

Docker의 저수준 런타임과 고수준 런타임

Docker는 애플리케이션을 컨테이너화하여 배포하고 실행하는 데 사용되는 인기 있는 도구입니다. Docker 런타임은 컨테이너를 실제로 실행하고 관리하는 역할을 합니다. Docker 런타임은 저수준 런타임과 고수준 런타임으로 나뉩니다.

저수준 런타임 (Low-Level Runtime)

저수준 런타임은 컨테이너를 직접 실행하고 관리하는 역할을 합니다. 컨테이너가 올바르게 격리되고 필요한 자원에 접근할 수 있도록 합니다. 저수준 런타임의 예로는 runc가 있습니다.

• runc: runc는 컨테이너를 실제로 실행하는 데 사용되는 저수준 런타임입니다. Docker가 기본적으로 사용하는 컨테이너 런타임으로, 컨테이너의 생성, 시작, 중지 등의 작업을 수행합니다. runc는 Open Container Initiative (OCI) 표준을 따르며, 다른 컨테이너 도구와 호환됩니다. runc는 원래 Docker에서 컨테이너를 실행하기 위해 개발되었으나, 현재는 독립적인 라이브러리로 사용됩니다.

고수준 런타임 (High-Level Runtime)

고수준 런타임은 저수준 런타임 위에서 동작하며, 사용자가 컨테이너를 쉽게 관리하고 조작할 수 있도록 인터페이스를 제공합니다. 고수준 런타임은 저수준 런타임을 호출하여 실제로 컨테이너를 실행하고 관리합니다. 고수준 런타임의 예로는 containerd와 cri-o가 있습니다.

• containerd: containerd는 Docker에서 사용되는 고수준 컨테이너 런타임으로, 컨테이너의 생성, 관리, 네트워크 설정, 스토리지 조작 등을 담당합니다. containerd는 저수준 런타임인 runc를 사용하여 실제 컨테이너를 실행합니다. Kubernetes와 같은 오케스트레이션 도구와도 잘 호환됩니다.
• cri-o: cri-o는 Kubernetes용으로 설계된 또 다른 고수준 컨테이너 런타임입니다. 컨테이너를 실행하고 관리하기 위해 runc를 사용하며, Kubernetes와의 통합을 위해 특별히 최적화되어 있습니다.

런타임 계층 구조

이미지를 참고하여 Docker 런타임의 계층 구조를 좀 더 상세하게 설명하겠습니다.

이미지 설명: 이 이미지는 Docker의 런타임 계층 구조를 시각적으로 보여줍니다. 왼쪽은 고수준 컨테이너 런타임, 오른쪽은 Docker 런타임으로 구성되어 있습니다.

고수준 컨테이너 런타임 (High-Level Container Runtime)

1. CLI (Command Line Interface): 사용자가 명령을 입력하는 인터페이스입니다.
2. High-Level Runtime: 고수준 런타임으로, 저수준 런타임과 상호작용하여 컨테이너를 관리합니다.
3. Low-Level Runtime: 저수준 런타임으로, 실제로 컨테이너를 실행합니다.
4. OCI (Open Container Initiative): 컨테이너 표준을 정의하는 기관으로, 컨테이너의 생성 및 관리에 필요한 표준을 제공합니다.
5. 이미지저장소 (Image Storage): 컨테이너 이미지를 저장하는 저장소입니다.

Docker 런타임 (Docker Runtime)

1. docker: 사용자가 Docker와 상호작용하는 CLI입니다.
2. dockerd: Docker 데몬으로, docker 클라이언트로부터 명령을 받아 처리합니다.
3. docker-containerd: Docker의 고수준 런타임으로, 컨테이너의 생성, 관리, 네트워크 설정, 스토리지 조작 등을 담당합니다.
4. docker-runC: Docker의 저수준 런타임으로, 실제로 컨테이너를 실행합니다.
5. OCI (Open Container Initiative): 컨테이너 표준을 정의하는 기관으로, 컨테이너의 생성 및 관리에 필요한 표준을 제공합니다.
6. 이미지저장소 (Image Storage): 컨테이너 이미지를 저장하는 저장소입니다.

   

   
   

요약

• 저수준 런타임:
  • 컨테이너를 직접 실행하고 관리
  • 예: runc
• 고수준 런타임:
  • 저수준 런타임 위에서 동작하며, 사용자 인터페이스 제공
  • 예: containerd, cri-o

Docker는 이러한 저수준 및 고수준 런타임을 통해 컨테이너를 효율적으로 관리하고 실행할 수 있도록 지원합니다. 이를 통해 개발자는 보다 쉽고 효율적으로 컨테이너를 사용할 수 있습니다.

Docker의 주요 구성 요소

Docker는 애플리케이션을 컨테이너로 패키징하고 배포하는 데 사용되는 도구입니다. Docker의 주요 구성 요소들은 다음과 같습니다:

도커 데몬(Docker Daemon)

도커 데몬은 Docker의 주요 구성 요소로서, Docker API를 듣고 클라이언트 요청을 처리합니다. 도커 데몬은 컨테이너의 생성, 실행, 관리 등을 담당합니다.

도커 클라이언트(Docker Client)

도커 클라이언트는 사용자가 Docker와 상호 작용하기 위한 인터페이스를 제공합니다. 사용자는 도커 클라이언트를 통해 도커 데몬에 명령을 전달하고 결과를 확인할 수 있습니다.

도커 이미지(Docker Image)

도커 이미지는 컨테이너를 실행하기 위한 파일 시스템과 실행할 애플리케이션에 대한 설정들을 포함한 템플릿입니다. 도커 이미지는 읽기 전용이며, 여러 개의 이미지 레이어로 구성될 수 있습니다.

도커 컨테이너(Docker Container)

도커 컨테이너는 도커 이미지를 기반으로 생성된 실행 가능한 인스턴스입니다. 컨테이너는 격리된 환경에서 애플리케이션을 실행하며, 각각의 컨테이너는 독립적인 프로세스로 실행됩니다.

도커 레지스트리(Docker Registry)

도커 레지스트리는 도커 이미지를 저장, 관리, 배포하는 이미지 저장소입니다.

도커 컴포즈(Docker Compose)

도커 컴포즈는 여러 개의 도커 컨테이너로 구성된 멀티 컨테이너 애플리케이션을 정의하고 실행하기 위한 도구입니다. 도커 컴포즈 파일을 사용하여 여러 컨테이너 간의 관계, 네트워크 설정, 볼륨 마운트 등을 정의할 수 있습니다.

운영체제(OS), 애플리케이션, 컨테이너의 상호작용

운영체제(OS)는 사용자들이 컴퓨터 하드웨어 자원을 손쉽게 사용할 수 있도록 다양한 애플리케이션이 구동될 수 있는 환경을 제공합니다. 이를 통해 사용자는 복잡한 하드웨어 제어 없이도 여러 프로그램을 간편하게 사용할 수 있습니다.

애플리케이션은 다양한 프로그래밍 언어로 개발됩니다. 개발자들은 애플리케이션을 만들 때 필요한 하드웨어 자원을 쉽게 사용할 수 있도록 프로그램 언어들이 제공하는 다양한 라이브러리를 활용합니다. 각 프로그래밍 언어에서 제공하는 라이브러리는 하드웨어 자원을 제어할 수 있는 시스템 콜(system call) 기능을 사용하여 커널을 호출합니다.

커널은 운영체제의 핵심 부분으로, 시스템 콜이 발생하면 적절한 하드웨어 자원을 제공합니다. 예를 들어, 메모리 할당, 파일 읽기/쓰기, 네트워크 통신 등이 있습니다. 커널을 통해 애플리케이션은 하드웨어 자원에 안전하게 접근하고, 여러 프로세스가 효율적으로 실행될 수 있도록 관리됩니다.

컨테이너의 역할

컨테이너는 이러한 운영체제와 애플리케이션 간의 상호작용을 보다 효율적으로 관리하는 도구입니다. 컨테이너는 애플리케이션과 그 종속성을 하나의 패키지로 묶어 일관된 실행 환경을 제공합니다. 이를 통해 다음과 같은 장점을 얻을 수 있습니다:

1. 일관된 환경: 컨테이너 내부에는 필요한 라이브러리와 설정이 모두 포함되어 있어, 개발 환경과 배포 환경이 일치하게 됩니다. 이를 통해 "내 컴퓨터에서는 잘 되는데 서버에서는 안 된다"와 같은 문제를 줄일 수 있습니다.
2. 경량화: 컨테이너는 가상 머신에 비해 훨씬 경량이며, 빠르게 시작할 수 있습니다. 이는 애플리케이션을 빠르게 배포하고 확장하는 데 유리합니다.
3. 격리성: 각 컨테이너는 독립된 환경에서 실행되므로, 다른 컨테이너와의 간섭 없이 안정적으로 동작할 수 있습니다.
4. 이식성: 컨테이너 이미지로 애플리케이션을 패키징하면, 다양한 플랫폼에서 일관되게 실행할 수 있습니다.

Docker와 Kubernetes

Docker는 가장 널리 사용되는 컨테이너화 도구로, 애플리케이션을 컨테이너로 패키징하고 배포하는 데 사용됩니다. Docker를 통해 개발자는 애플리케이션과 그 종속성을 하나의 이미지로 만들 수 있으며, 이를 다양한 환경에서 일관되게 실행할 수 있습니다.

Kubernetes는 이러한 컨테이너를 오케스트레이션하는 도구로, 수천 개의 컨테이너를 효율적으로 관리하고 배포할 수 있도록 도와줍니다. 이를 통해 대규모 애플리케이션의 확장성과 안정성을 보장할 수 있습니다.

운영체제(OS), 애플리케이션, 컨테이너의 상호작용과 Linux 컨테이너 규격화의 장점

운영체제(OS)는 사용자들이 컴퓨터 하드웨어 자원을 손쉽게 사용할 수 있도록 다양한 애플리케이션이 구동될 수 있는 환경을 제공합니다. 이를 통해 사용자는 복잡한 하드웨어 제어 없이도 여러 프로그램을 간편하게 사용할 수 있습니다.

애플리케이션은 다양한 프로그래밍 언어로 개발됩니다. 개발자들은 애플리케이션을 만들 때 필요한 하드웨어 자원을 쉽게 사용할 수 있도록 프로그램 언어들이 제공하는 다양한 라이브러리를 활용합니다. 각 프로그래밍 언어에서 제공하는 라이브러리는 하드웨어 자원을 제어할 수 있는 시스템 콜(system call) 기능을 사용하여 커널을 호출합니다.

커널은 운영체제의 핵심 부분으로, 시스템 콜이 발생하면 적절한 하드웨어 자원을 제공합니다. 예를 들어, 메모리 할당, 파일 읽기/쓰기, 네트워크 통신 등이 있습니다. 커널을 통해 애플리케이션은 하드웨어 자원에 안전하게 접근하고, 여러 프로세스가 효율적으로 실행될 수 있도록 관리됩니다.

컨테이너의 역할

컨테이너는 이러한 운영체제와 애플리케이션 간의 상호작용을 보다 효율적으로 관리하는 도구입니다. 컨테이너는 애플리케이션과 그 종속성을 하나의 패키지로 묶어 일관된 실행 환경을 제공합니다. 이를 통해 다음과 같은 장점을 얻을 수 있습니다:

1. 일관된 환경: 컨테이너 내부에는 필요한 라이브러리와 설정이 모두 포함되어 있어, 개발 환경과 배포 환경이 일치하게 됩니다. 이를 통해 "내 컴퓨터에서는 잘 되는데 서버에서는 안 된다"와 같은 문제를 줄일 수 있습니다.
2. 경량화: 컨테이너는 가상 머신에 비해 훨씬 경량이며, 빠르게 시작할 수 있습니다. 이는 애플리케이션을 빠르게 배포하고 확장하는 데 유리합니다.
3. 격리성: 각 컨테이너는 독립된 환경에서 실행되므로, 다른 컨테이너와의 간섭 없이 안정적으로 동작할 수 있습니다.
4. 이식성: 컨테이너 이미지로 애플리케이션을 패키징하면, 다양한 플랫폼에서 일관되게 실행할 수 있습니다.

Linux 컨테이너 규격화의 주요 장점

이미지 설명: 이 이미지는 컨테이너의 장점을 시각적으로 보여줍니다. 컨테이너, OS, H/W 섹션으로 나누어져 있으며, 각 섹션이 컨테이너의 이점과 함께 설명되어 있습니다.

Linux 컨테이너 규격화는 애플리케이션 개발, 배포, 운영 및 유지 보수의 각 단계에서 다양한 장점을 제공합니다:

1. 이식성: 컨테이너 규격화는 다른 운영 체제나 환경에서도 컨테이너를 실행하는 데 필요한 요구 사항을 정의하므로 이식성이 높아집니다.
2. 호환성: 컨테이너 규격화는 컨테이너를 생성한 환경과 독립적으로 동작하도록 설계되었으므로 호환성 문제를 해결할 수 있습니다.
3. 보안: 컨테이너 규격화는 컨테이너 이미지의 레이어를 표준화하여 보안 취약점을 줄일 수 있습니다.
4. 유지 보수성: 컨테이너 규격화는 컨테이너 이미지의 레이어를 관리하기 쉽게 만들어 유지 보수성을 높일 수 있습니다.
5. 개발 생산성: 컨테이너 규격화는 애플리케이션 개발에서 표준화된 환경을 제공하여 개발 생산성을 높일 수 있습니다.

이러한 장점들을 통해 컨테이너는 현대의 애플리케이션 개발 및 배포에서 필수적인 도구로 자리매김하고 있습니다.