JD Securtiry Expert

오늘은 도커에 대해서 공부해 볼 예정입니다.

먼저 컨테이너에 대한 개념이 잡히지 않으셨다면

아래 글을 먼저 읽고 아래 내용을 봐 주시길 바랍니다.

https://jdcyber.tistory.com/69

도커(Docker)란 무엇인가?

도커는 컨테이너 가상화 기술을 이용해 개발자들이 프로그램을 효과적으로 배포하고

관리할 수 있도록 해주는 오픈 소스 프로젝트입니다.

이 기술은 각각의 애플리케이션을 컨테이너라고 불리는 독립된 환경에 격리시켜,

한 컴퓨터에서 여러 애플리케이션을 동시에 실행할 수 있게 해 줍니다.

이는 각 애플리케이션 사이의 충돌을 방지하고,

시스템 설정이 다른 환경에서도 동일하게 작동할 수 있게 합니다.

즉,

컴퓨터의 프로세스 (실행 중인 프로그램) 들을

마치 배에 실려있는 컨테이너처럼

각각 컨테이너로 격리시켜 하나씩 관리할 수 있는 기술입니다.

기존 가상화 방식과 도커는 어떤 점이 다른가요?

전통적으로 애플리케이션 격리는 가상 머신(VM)을 통해 이루어졌습니다.

가상 머신은 각각의 애플리케이션을 위해 별도의 운영 시스템(OS)을 설치하며, 이는 상당한 자원을 소모합니다.

도커는 이러한 점을 개선하여, 하나의 운영 시스템을 공유하면서도

애플리케이션을 격리시킬 수 있게 만들었습니다.

이로 인해 더 적은 자원을 사용하면서도 빠른 실행이 가능해졌습니다.

아직 VM에 대해 모르신다면 아래 글을 읽고 와주세요

(작성중)

즉, 이전에는  작업할 때

해당 OS와 충돌이 일어나는 프로그램이나

환경설정을 만들어 돌려야 하는 상황에서

Vm을 통해 충돌이 일어나지 않는

새로운 OS를 깔아서 사용했었는데요

이것이 바로 위에서 볼 수 있는

Vmware 같은 가상화 프로그램입니다.

Vmware 같은 가상 머신을 사용하기 위해서는

전체 OS를 설치하고 이용해야 하기 때문에

시간도 오래 걸리고 원래 pc의

성능이 떨어질 수밖에 없었습니다.

​

그래서 Docker는 이러한 문제점을 해결하기 위해

프로세스 격리라는 방식을 이용하게 되었습니다.

​

리눅스에서 이 방식을 컨테이너라고 설명하며

원래 PC의 OS 위에 다른 작업 필요 없이

Docker라는 엔진 (배) 위에 프로세스 (컨테이너)를

쌓아 실행하여 시간이나 성능의 낭비를 줄였습니다.

도커의 주요 구성 요소

1. 도커 파일(Dockerfile)

• 도커 파일은 도커 이미지를 만들기 위한 스크립트입니다. 이 파일은 애플리케이션을 실행하는 데 필요한 모든 명령어를 포함하여, 이미지를 빌드하는 과정을 자동화합니다.

2. 도커 이미지(Docker Image)

• 도커 이미지는 컨테이너를 실행하기 위한 기본 템플릿으로, 애플리케이션과 모든 종속성 및 라이브러리를 포함한 파일 시스템의 스냅샷입니다. 이미지는 변경되지 않으며, 같은 이미지에서 여러 컨테이너를 생성할 수 있습니다.

3. 도커 컨테이너(Docker Container)

• 도커 컨테이너는 이미지를 기반으로 생성된 실행 가능한 인스턴스입니다. 이는 필요한 코드와 런타임, 시스템 도구, 시스템 라이브러리 등 실제 실행 환경을 모두 포함합니다. 컨테이너는 독립적으로 실행되며, 애플리케이션을 시작, 정지, 이동, 삭제할 수 있습니다.

즉 생성과정은

도커 파일을 빌드하고 -> 도커 이미지를 생성하고 -> 도커 컨테이너를 생성합니다.

도커의 장점

도커는 여러 가지 면에서 개발 및 운영 효율성을 크게 향상시킵니다:

• 환경 일관성: 개발, 테스트, 생산 환경 간 차이를 최소화합니다.
• 이식성: 어떤 OS에서도 동일하게 실행됩니다.
• 보안: 애플리케이션 간 격리를 통해 보안을 강화합니다.

도커의 확장성과 관리

도커 컨테이너는 단일 시스템에서 효율적으로 작동하지만,

대규모 애플리케이션을 여러 컨테이너로 관리할 때는 추가 도구가 필요합니다.

이런 경우, **쿠버네티스(Kubernetes)**가 중요한 역할을 합니다.

쿠버네티스는 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장 및 관리를 자동화하는 강력한 시스템입니다.

이 도구는 도커와 같은 컨테이너 플랫폼을 사용하여 애플리케이션의 복잡한 관리 작업을 단순화하고,

대규모의 서비스를 쉽게 운영할 수 있게 해 줍니다.

자세한 정보와 쿠버네티스의 더 깊은 이해를 원하신다면,

다음 링크를 참조하세요: [https://jdcyber.tistory.com/46]

오늘은 운영팀 개발팀 모두가 사랑하는

도커에 대해서 알아봤습니다.

도커는 현대의 소프트웨어 개발에 혁명을 가져온 도구로서,

개발자와 운영팀 모두에게 꼭 필요한 기술입니다.

이는 더 빠르고 효율적인 애플리케이션 배포와 관리를 가능하게 하여,

기술 스택의 중요한 부분이 되었습니다.

하이퍼바이저(Hypervisor)란?

하이퍼바이저, 또는 가상 머신 모니터(VMM)라고도 불리는 이 소프트웨어 플랫폼은

단일 호스트 컴퓨터에서 여러 개의 게스트 운영체제(OS)를 동시에 실행할 수 있게 해주는 가상화 기술의 핵심 요소입니다.

하이퍼바이저는 물리적 하드웨어 자원을 가상화하여 각 가상 머신에 할당하고,

이를 통해 다양한 운영체제가 마치 독립된 컴퓨터에서 실행되는 것처럼 작동할 수 있도록 합니다.

상상해 보세요.

공항에는 한정된 수의 게이트가 있으며, 여러 항공사가 이 게이트를 통해 동시에 여러 비행기를 운항해야 합니다.

공항의 관리 시스템은 각 항공사에 필요한 게이트를 할당하고,

각 항공사가 자신의 비행 스케줄에 맞춰 효율적으로 게이트를 사용할 수 있도록 조정합니다.

이와 마찬가지로,

윈도우 운영 체제에서 하이퍼바이저는 컴퓨터의 하드웨어 자원(게이트와 같은)을 관리합니다.

여러 가상 머신(항공사의 비행기)이 동시에 이 자원을 공유하며 사용할 수 있도록 합니다.

예를 들어, 하이퍼바이저를 활용하면 한 컴퓨터에서

윈도우, 리눅스, 맥 OS와 같은 여러 운영체제를 동시에 실행할 수 있는

가상 머신들을 만들고 관리할 수 있습니다.

각 가상 머신은 마치 공항의 게이트를 할당받은 항공사처럼,

컴퓨터의 CPU, 메모리, 저장 공간 등의 자원을 할당받아 사용합니다.

하이퍼바이저는 이 모든 가상 머신들이 필요한 자원을 공정하게 받고,

서로 간섭 없이 효율적으로 작동하도록 돕습니다.

다시 돌아와서 하이퍼바이저는

내 컴퓨터에 가상 머신(vmware)을 이용하여

리눅스나 맥 다른 운영체제를 다운로드해 실행할 때

해당 OS (운영체제)에 필요한 리소스를 내 컴퓨터

하드웨어에서 할당받아 제공해 줍니다.

서로 다른 여러 개의 운영체제를 나란히 구동할 수 있으며,

VM을 모니터링하는 중간 관리

VMM(Virtual Machine Monitor)라고도 불립니다.

쉽게 설명하자면,

하이퍼바이저 (Hypervisor)는

가상 머신 속 OS들에게 자원을 나눠주며 조율하고

OS들의 커널을 번역해서 본 컴퓨터 하드웨어에게

알려주는 역할을 합니다.

커널이란?

https://jdcyber.tistory.com/67

하이퍼바이저의 주요 기능과 유형

1. 전체 가상화(Full Virtualization)
   전체 가상화에서는 하이퍼바이저가 모든 하드웨어 호출을 포착하고 중재하여, 게스트 운영체제가 자신이 물리적 하드웨어 위에서 직접 실행되고 있는 것처럼 착각하게 만듭니다. 이 방식은 하드웨어 자원을 완전히 가상화하며, 게스트 OS는 하이퍼바이저를 통해서만 하드웨어 자원을 요청할 수 있습니다. 다시 말해, CPU 차원의 가상화는 하드웨어를 완전히 가상화하는 방식이므로 반드시 하이퍼바이저가 중간에서 중재하게 됩니다. 조금 더 세부적으로 살펴본다면, DOM0이 그 역할을 하게 되는데 각 가상머신은 DOM0에게 명령을 전달하고, DOM0에서 이를 해석하여 하이퍼바이저에게 알려주게 됩니다. (Vmware, ESX server, Hyper V, KVM)
2. 반가상화(Paravirtualization)
   반가상화는 게스트 OS가 하이퍼바이저 존재를 인식하고, 하이퍼바이저와 직접 상호작용하는 것을 특징으로 합니다. 이 모델에서는 DOM0(도메인 제로)가 하이퍼바이저와 게스트 OS 사이의 중개자 역할을 하지 않고, 게스트 OS는 하이퍼 콜(Hyper-Call)이라는 특수한 API를 통해 하이퍼바이저에 직접 요청을 보냅니다. 이는 전체 가상화에 비해 성능 향상을 제공할 수 있습니다.

DOM0 이 무엇인지 알고 싶으신 분들은 아래 글을 참고해 주세요!

(작성 중)

Hyper-Cell이 무엇인지 알고 싶으신 분들은 아래 글을 참고해 주세요!

(작성 중)

하이퍼바이저의 구분

하이퍼바이저는 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다

1. Type 1 하이퍼바이저(Native or Bare-Metal Hypervisors): 이 유형의 하이퍼바이저는 직접 하드웨어 위에 설치되며, 하드웨어와 가상 머신을 관리하는 데 필요한 모든 기능을 갖추고 있습니다. 운영체제 없이 처음부터 하이퍼바이저를 설치해야 하며, 이는 보다 높은 성능과 보안을 제공합니다.
2. Type 2 하이퍼바이저(Hosted Hypervisors): 호스트 운영체제 위에 설치되는 이 하이퍼바이저는 일반적인 소프트웨어 응용 프로그램처럼 작동합니다. 게스트 운영체제는 호스트 OS를 통해 간접적으로 하드웨어 자원을 접근하며, 이는 설치 및 관리가 상대적으로 쉽지만, Type 1 하이퍼바이저에 비해 성능 면에서 뒤떨어질 수 있습니다.

하이퍼바이저 기술은 현대 IT 인프라에서 중추적인 역할을 수행하며,

다양한 가상 환경을 가능하게 합니다.

기업들은 하이퍼바이저를 사용하여 하드웨어 비용을 절감하고,

시스템의 유연성을 높이며,

IT 자원을 보다 효과적으로 관리할 수 있습니다.

특히 클라우드 컴퓨팅, 대규모 데이터 센터,

개발 및 테스트 환경 구축에 있어서 가상화는 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다.

하이퍼바이저를 통한 가상화는

물리적 제약을 넘어서는 새로운 가능성을 제공하며,

기술의 발전과 함께 그 적용 범위와 효율성이 계속해서 개선되고 있습니다.

앞으로도 기술 발전에 따라 더욱 향상된 성능과 보안을 갖춘

하이퍼바이저 솔루션이 등장할 것으로 기대됩니다.

이처럼 하이퍼바이저는 비단 복잡한 기술 환경뿐만 아니라

일상적인 비즈니스 운영에도 중요한 역할을 하고 있으며,

그 중요성은 점점 더 커질 것입니다.

컨테이너와 가상머신(VM)은 모두 애플리케이션을 격리된 환경에서 실행하는 기술입니다.

가상머신은 각각의 VM이 전체 운영체제를 포함하므로 리소스 사용량이 많고 시작 시간이 길다는 단점이 있습니다.

반면, 컨테이너는 운영체제의 커널을 여러 컨테이너와 공유하여,

각 컨테이너가 운영체제 수준의 가상화보다 가볍고 빠르게 실행될 수 있도록 합니다.

이로 인해 컨테이너는 더 적은 리소스로 더 많은 애플리케이션을 실행할 수 있으며,

배포와 확장이 용이하다는 장점이 있습니다.

커널이란 무엇일까요?

https://jdcyber.tistory.com/67

컨테이너는 마치 배낭에 여러 개의 도구를 담아 어디든지 편리하게 가져갈 수 있게 해주는 것과 같습니다.

이 배낭들은 필요할 때마다 쉽게 열어서 도구를 사용할 수 있고,

배낭 자체가 가볍기 때문에 많은 것들을 효율적으로 운반할 수 있습니다.

반면, 가상머신은 마치 각각의 도구를 큰 상자에 넣어두고, 각 상자마다 필요한 도구를 사용하는 것과 비슷합니다.

이 때문에 컨테이너는 가상머신보다 훨씬 가볍고 빠르게 작동합니다.

쿠버네티스의 주요 기능과 구성요소

쿠버네티스는 다음과 같은 주요 기능을 제공합니다:

• 자동 복구: 실패한 컨테이너를 자동으로 재시작하고, 정의된 상태와 다를 경우 자동으로 교체합니다.
• 로드 밸런싱: 애플리케이션 트래픽을 자동으로 분산시키고, 외부 트래픽을 처리하기 위한 고유한 IP 주소를 제공합니다.
• 서비스 발견: 컨테이너가 서로를 찾고, 소통할 수 있는 환경을 자동으로 설정합니다.
• 확장성: 명령어 하나로 컨테이너의 수를 쉽게 늘리거나 줄일 수 있습니다.

쿠버네티스의 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 파드(Pod): 가장 작은 배포 단위로, 하나 이상의 컨테이너를 포함할 수 있습니다.
• 서비스(Service): 파드 집합에 대한 지속적인 접근 방법을 제공합니다.
• 볼륨(Volume): 데이터를 저장하고 파드 간에 공유할 수 있는 방법을 제공합니다.
• 네임스페이스(Namespace): 클러스터 리소스를 분할하여 사용하는 방법을 제공합니다.

쿠버네티스 사용 사례

쿠버네티스는 다음과 같은 사용 사례에서 강력한 효율성과 유연성을 제공합니다:

• 마이크로서비스 아키텍처: 서비스의 독립적 배포 및 확장을 용이하게 합니다.
• 지속적인 통합 및 배포(CI/CD): 애플리케이션의 빠른 업데이트와 안정적인 배포를 지원합니다.
• 멀티 클라우드 환경: 다양한 클라우드 제공 업체에 걸쳐 애플리케이션을 운영할 수 있게 합니다.

PS. 쿠버네티스를 시작하기 전에, 다음과 같은 사전 지식이 있으면 좋습니다

• 컨테이너 기술에 대한 기본적인 이해: 특히 Docker에 대한 사용 경험이 중요합니다.
• YAML 파일 포맷에 대한 이해: 쿠버네티스의 구성 파일은 대부분 YAML 형식으로 작성됩니다.
• 기본적인 명령줄 인터페이스(CLI) 스킬: 쿠버네티스 CLI인 kubectl을 사용하여 클러스터와 상호 작용합니다.