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[DOCKER]**Docker의 필요성과 기본 개념

Docker의 필요성과 기본 개념

Docker란 무엇인가?

Docker는 소프트웨어를 일관되게 빌드, 실행, 배포할 수 있는 플랫폼임. 주로 개발 환경과 운영 환경 간의 불일치 문제를 해결하기 위해 사용됨. 예를 들어, 내가 만든 프로그램이 다른 컴퓨터에서 실행되지 않는 문제는 아래와 같은 이유 때문일 수 있음:

  1. 중요한 파일 누락.
  2. 라이브러리나 의존성의 버전 차이.
  3. 환경 설정의 차이.

이러한 문제를 해결하기 위해 Docker는 애플리케이션과 해당 의존성을 포함한 독립적인 실행 환경을 제공함. 이 환경은 Docker Image라는 형태로 패키징되어 Docker Container에서 실행됨. Docker를 사용하면 여러 개발자들이 같은 환경에서 개발할 수 있기 때문에 협업이 훨씬 수월해짐. 또한, 코드가 어느 환경에서나 동일하게 실행되기 때문에 배포 시에도 예기치 못한 오류를 줄일 수 있음.

Docker는 기존의 가상 머신과는 다른 방식으로 격리된 환경을 제공함. 가상 머신은 전체 운영 체제를 가상화하여 자원 소모가 크지만, Docker는 호스트 운영 체제를 공유하면서 필요한 부분만 가상화하기 때문에 더 경량화되어 있음. 이러한 특성 덕분에 빠른 시작 시간과 적은 자원 소비로 많은 애플리케이션을 동시에 실행할 수 있음.

Docker의 주요 개념

  1. Docker Image
    • 소프트웨어 실행에 필요한 모든 구성 요소를 포함한 불변 패키지임. 이미지에는 애플리케이션 코드, 라이브러리, 종속성 등이 포함되어 있어 어떤 환경에서도 동일하게 동작할 수 있음.
    • 예: Python 3.8, 특정 라이브러리, 실행 코드 등이 포함된 이미지.
  2. Docker Container
    • 이미지를 실행한 독립적인 환경임. 컨테이너는 이미지를 기반으로 생성되며, 격리된 환경에서 애플리케이션이 동작하도록 함.
    • 컨테이너 내부는 호스트 운영체제와 격리되어 동작함. 이로 인해 컨테이너 내부에서 실행되는 애플리케이션은 호스트의 영향을 받지 않음.

Dockerfile 예시

아래는 간단한 Node.js 애플리케이션을 컨테이너화하기 위한 Dockerfile 예제임:

# 베이스 이미지로 경량 Node.js 선택
FROM node:alpine

# 애플리케이션 파일 복사
COPY . /app

# 작업 디렉토리 설정
WORKDIR /app

# 애플리케이션 실행
CMD ["node", "app.js"]

Dockerfile은 Docker 이미지를 만들기 위한 설정 파일임. 위의 Dockerfile에서는 Node.js의 경량 이미지인 node:alpine을 베이스로 사용하고 있음. 애플리케이션 파일을 컨테이너 내부로 복사하고, 해당 디렉토리에서 node app.js 명령을 실행하도록 설정되어 있음.

이 Dockerfile을 기반으로 Docker 이미지를 생성할 수 있음:

# Docker 이미지 빌드
docker build -t my-node-app .

생성된 이미지를 실행하려면 다음 명령을 사용하면 됨:

docker run -d --name my-node-container my-node-app

위 명령어는 my-node-app이라는 이미지를 기반으로 컨테이너를 생성하고, 백그라운드에서 실행되도록 설정함. 컨테이너의 이름은 my-node-container로 지정하였음.

Virtual Machine vs. Docker

Docker의 경량성과 효율성은 전통적인 가상 머신(Virtual Machine)과 비교했을 때 더욱 두드러짐. Docker는 운영체제를 가상화하는 대신 애플리케이션 레벨에서 가상화를 제공함으로써 가상 머신보다 훨씬 가볍고 빠름.

항목 Virtual Machine Docker Container
가상화 레벨 하드웨어 운영체제(OS)
속도 느림 (OS 부팅 필요) 빠름 (초 단위 실행)
리소스 소비 높음 (OS별 메모리/CPU 사용) 낮음 (호스트 OS 자원 공유)
독립성 OS 단위 격리 프로세스 단위 격리

Virtual Machine은 각 VM마다 자체 운영체제를 포함하고 있어 자원 소모가 큼. 반면, Docker는 호스트 운영체제를 공유하기 때문에 더 적은 자원으로 많은 컨테이너를 실행할 수 있음. VM은 각기 다른 OS를 사용해야 할 때 유용하지만, 같은 OS에서 여러 애플리케이션을 실행할 때는 Docker가 훨씬 효율적임.

Docker가 필요한 이유

  1. 환경 간 일관성 유지
    • 개발 환경과 운영 환경이 동일하여, “내 컴퓨터에서는 잘 되는데?”라는 문제를 방지할 수 있음. 개발자가 만든 코드를 Docker 이미지로 패키징하면, 해당 이미지를 다른 환경에서도 동일하게 실행할 수 있음.
  2. 경량화된 자원 사용
    • 하나의 호스트에서 수십, 수백 개의 컨테이너를 실행 가능함. 기존의 가상 머신 방식보다 훨씬 적은 자원으로 많은 작업을 수행할 수 있음. Docker는 운영체제를 포함하지 않기 때문에 컨테이너 자체가 매우 가벼움.
  3. 배포 간소화
    • Docker Hub 같은 이미지 레지스트리에 이미지를 업로드하여 손쉽게 배포 가능함. 이미지를 레지스트리에 저장해두면 다른 팀원이나 서버에서도 손쉽게 가져다가 사용할 수 있음. 이를 통해 배포 시간이 단축되고, 배포 과정에서 발생할 수 있는 오류를 최소화할 수 있음.

Docker를 사용하면 애플리케이션의 환경 설정, 종속성, 실행 방법 등을 모두 코드로 정의할 수 있기 때문에 인프라를 코드로 관리하는 Infrastructure as Code 개념을 실현할 수 있음. 이를 통해 개발과 운영의 경계를 허물고, 더 빠른 배포와 테스트가 가능해짐.

추가 실습 코드: Python 애플리케이션 컨테이너화

다음은 간단한 Python Flask 애플리케이션을 컨테이너화하는 예시임. Flask는 파이썬으로 작성된 경량 웹 프레임워크로, Docker와 함께 간단한 웹 애플리케이션을 테스트할 때 자주 사용됨.

Flask 애플리케이션 코드 (app.py):

from flask import Flask

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello():
    return "Hello, Docker!"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host='0.0.0.0', port=5000)

위 코드에서는 간단한 “Hello, Docker!” 메시지를 반환하는 Flask 웹 애플리케이션을 정의하고 있음. 이 애플리케이션은 5000번 포트에서 실행됨.

Dockerfile:

# Python 베이스 이미지 사용
FROM python:3.8-slim

# 작업 디렉토리 설정
WORKDIR /app

# 요구사항 파일 복사 및 설치
COPY requirements.txt requirements.txt
RUN pip install -r requirements.txt

# 애플리케이션 코드 복사
COPY . .

# Flask 애플리케이션 실행
CMD ["python", "app.py"]

Dockerfile에서는 Python 3.8 slim 버전을 베이스로 사용하고 있음. requirements.txt 파일을 통해 필요한 패키지를 설치하고, 애플리케이션 코드를 컨테이너 내부로 복사한 뒤 Flask 애플리케이션을 실행하도록 설정함.

요구사항 파일 (requirements.txt):

flask==2.0.3

Flask를 설치하기 위한 요구사항 파일임. 해당 파일을 통해 Flask 버전 2.0.3을 설치하게 됨.

실행 명령:

# 이미지 빌드
docker build -t flask-app .

# 컨테이너 실행
docker run -d -p 5000:5000 --name flask-container flask-app

위 명령어를 통해 Docker 이미지를 빌드하고, 5000번 포트를 매핑하여 컨테이너를 실행함. 이제 브라우저에서 http://localhost:5000에 접속하면 “Hello, Docker!” 메시지를 확인할 수 있음.

컨테이너를 실행할 때 -d 옵션을 사용하면 백그라운드에서 실행되며, -p 옵션을 통해 호스트와 컨테이너의 포트를 매핑함. 이를 통해 외부에서 컨테이너 내부의 애플리케이션에 접근할 수 있게 됨.

이 포스팅은 Docker의 기본 개념과 필요성, 그리고 실제 코드를 활용한 컨테이너화 과정을 다룸. Docker는 애플리케이션을 일관되게 실행할 수 있도록 도와주는 강력한 도구이며, 이를 통해 개발과 운영 환경의 차이를 줄일 수 있음. 다음 포스팅에서는 Docker Compose를 이용한 멀티 컨테이너 환경 구축이나 실제 데이터베이스 연동에 대해 다룰 예정임. Docker Compose를 사용하면 여러 개의 컨테이너를 정의하고, 손쉽게 관리할 수 있기 때문에 복잡한 애플리케이션을 쉽게 구성할 수 있음. 또한, 데이터베이스와 웹 애플리케이션을 동시에 컨테이너화하여 테스트하는 방법도 다룰 계획임.

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