2. 이미지와 컨테이너

1. 이미지

 

이미지: 컨테이너를 만드는 재료

서버에서 프로그램 실행을 위해서는 하드웨어와 소프트웨어가 필요한데, 소프트웨어는 소프트웨어만 가지고 실행할 수 없다.

소프트웨어가 하드웨어 자원을 사용할 수 있도록 필수 기능을 제공해주는 OS가 필요하다.

소프트웨어는 특정 패키지나 라이브러리 의존성있고, 실행을 위해 런타임 언어가 필요할 수도 있다.

예를 들어 자바 개발 어플은 OS에 자바 소프트웨어 실행을 위한 자바 런타임이 설치 되어 있어야한다. 

정리하자면 필요 요소 3가지 → OS, 구성요소, 프로그램

 

그동안 어떻게 서버를 구성하는 과정없이 한번에 실행할 수 있었냐? → 이미지를 통해 컨테이너 실행

이미지는 파일 시스템에 특정 시점을 저장한 압축파일

이미지는 소프트웨어 + 실행 위한 모든 요소를 압축

예를들어 Nginx 이미지 같은 경우는 Nginx 개발사가 OS 위에 Nginx와 의존성 요소들을 미리 준비하고 Nginx를 실행할 준비가 되어 있는 상태 자체를 이미지로 저장한 뒤에 공유한다. 이 이미지 안에는 OS와 구성요소, 프로그램이 포함되어 있는 것이다.

그래서 docker run 명령에 nginx라는 이미지 이름을 입력하면 이 이미지를 다운받아서 격리된 공간인 컨테이너가 실행되는 것이고, 컨테이너를 실행할 때 이미지 안에 있던 nginx 프로그램이 함께 실행되는 것이다.

 

하지만 컨테이너의 이미지는 백업이나 스냅샷보다 압축파일의 사이즈가 아주 작기에 인터넷을 통해서 저장하고 공유하기가 훨씬 수월하다.

 

정리하면 도커는 가상환경 서버를 운영하는 기술로 컨테이너 내에서 소프트웨어를 운영하는 것이 목적이다. 컨테이너는 이미지를 통해서 실행되고, 이미지는 특정 소프트웨어 실행을 위한 OS, 구성 요소, 소프트웨어가 포함된 파일 시스템의 상태를 저장해 놓은 압축 파일이다.

이를 실행하면 호스트 OS 안에서 격리된 공간인 컨테이너가 만들어지고, 이 컨테이너 안에서 소프트웨어가 실행된다. 이 이미지는 공유가 가능하다.

 

2. 이미지와 컨테이너

 

먼저 프로그램과 프로세스의 차이

프로그램인 상태에서는 CPU나 메모리 같은 컴퓨터의 리소스를 사용하지 않고 스토리지의 디스크 공간만 차지하는 상태

이를 실행하면 프로세스가 된다.

크롬이라는 프로그램을 여러 크롬창이라는 프로세스로 실행할 수 있다.

 

• 프로그램: 디스크에 저장되어서 실행 가능한 상태인 파일
• 프로세스: 이 프로그램을 실제로 실행해서 실행 중인 상태인 것

프로그램 한 개는 여러 개의 프로세스로 실행가능하며, 각각의 프로세스는 OS에서 CPU와 메모리를 할당받아서 사용한다.

이미지와 컨테이너의 관계도 이 프로그램과 프로세스의 관계와 동일하다.

 

• 이미지: 프로그램이 실행되기 위한 환경이 모두 포함되어 있는 파일 시스템
• 컨테이너: 이 이미지를 실행한 것

컨테이너를 실행시키려면 해당하는 이미지를 가지고 있어야 하고, 이미지는 압축 파일의 형태로 호스트 머신의 특정 경로에 위치한다.

하나의 이미지로 여러 개의 컨테이너를 실행 가능하고, 동일한 이미지에서 실행한 컨테이너는 내부에서 모두 동일한 프로세스로 실행된다.

 

• 이미지인 상태에서는 디스크 공간만 차지
• 이미지를 컨테이너로 실행하는 순간부터 CPU와 메모리를 사용

 

일반적인 프로세스와 차이가 있다면 컨테이너는 가상화 기술이기 때문에 이미지를 컨테이너로 실행할 때는 격리된 공간이 만들어진다는 것이고, 이 격리된 공간에서 이미지에서 사전에 지정해 놓은 프로그램이 프로세스로 실행된다.

정리하자면 이미지를 컨테이너로 실행시키는 것은 이미지에 저장되어 있는 모든 요소들을 격리된 공간으로 만든 다음에 격리된 공간 안에서 프로그램을 프로세스로 실행시키는 단계를 거치는 것

실행 중인 컨테이너는 삭제할 수 없다. rm -f 를 쓰거나, 컨테이너를 중지하고 삭제해야 한다.

 

3. 메타데이터

 

메타데이터:  데이터에 대한 데이터

이미지가 실제 압축된 데이터라면, 메타데이터는 이 이미지에 대한 정보기술 데이터

이미지의 이름이 무엇이고, 사이즈가 어떻게 되는지에 대한 정보를 저장하고 관리해야 한다.

 

• Env: 에플리케이션이 사용하는 환경 설정 값, 키와 값으로 이루어진다. VERSION=1.23.2 (키 = 값) 즉, 소프트웨어가 실행 시 참조할 설정 정보
• Cmd: 컨테이너 실행 시 프로세스 실행 명령어 지정

 

이미지를 컨테이너로 실행할 때 Cmd에 있는 명령어를 통해서 어떤 프로그램을 실행할지 메타데이터에서 결정

이미지의 압축 파일과 이미지의 메타데이터를 사용해서 격리된 공간인 컨테이너가 만들어진다.

이 이미지가 컨테이너로 실행될 때 Cmd 필드에있는 이 명령어가 실행되는 것이다.

프로세스가 실행되면서 Env 필드에 있는 환경설정 값을 사용한다.

 

docker image inspect 이미지명 : 이미지 세부 정보(=메타데이터) 조회
docker container inspect 컨테이너명 : 컨테이너 세부 정보(=메타데이터)조회
docker run 이미지명 (실행명령) : 컨테이너 실행 시 메타데이터의 cmd 덮어쓰기
docker run --env KEY=VALUE 이미지명 : 컨테이너 실행 시 메타데이터의 env 덮어쓰기

ex)
docker image inspect nginx : nginx 이미지의 메타데이터 확인
docker run -d --name defaultCmd nginx : 설정 변경사항 없이 컨테이너 실행
docker container inspect defaultCmd : 실행된 컨테이너의 메타데이터 확인

docker run --name customCmd nginx cat usr/share/nginx/html/index.html : 메타데이터를 수정할 cmd 명령을 포함한 컨테이너 실행, cat 명령으로 컨테이너 내 파일 내용 출력
docker container inspect customCmd : 실행된 컨테이너의 메타데이터 확인
docker ps -a : 종료된 컨테이너 조회

 

 

 

• defaultCmd 는 아무런 설정 없이 Nginx 이미지를 그대로 컨테이너로 실행했고, 그래서 이미지의 메타데이터에 있던 nginx -g daemon off 명령어가 컨테이너의 메타데이터로 복사되었고, 컨테이너는 nginx 프로세스를 실행
  • nginx 웹서버는 지속적으로 실행되는 데몬 프로세스이기 때문에 -d 옵션을 주었다.
• 두 번째로 customCmd 컨테이너를 실행하면서 Cmd를 cat 명령으로 수정했다. 이 과정에서 이미지의 메타데이터는 그대로 유지되지만, 실행되는 컨테이너의 메타데이터가 새로운 값으로 덮어씌워진다.
  • 그래서 customCmd 컨테이너는 웹서버가 아니라 파일의 내용을 출력하고 종료되었다.

 

정리해보자

이미지는 실제 압축파일과 메타데이터로 구성된다.

이미지를 컨테이너로 실행하면 이미지의 파일과 메타데이터가 컨테이너로 만들어지면서 메타데이터의 Env에 정의되어 있는 환경 변수가 사용되고, Cmd에 정의되어 있는 명령어로 프로그램을 실행하는 것을 확인 가능하다.

그리고 Env, Cmd는 실행할 때 덮어쓰기가 가능하기에 이 내용을 수정해서 같은 이미지에서 다른 결과를 확인 할 수 있다.

컨테이너 실행할 때 메타데이터의 내용을 수정할 수 있고 같은 이미지도 전혀 다른 역할을 수행할 수 있는 컨테이너로 만들 수 있다는 것을 알 수 있다.

보통은 사용하지 않고, 이미지 디버깅 시에 주로 사용되는 방법이다.

 

4. 컨테이너의 라이프사이클

 

컨테이너는 이미지에서부터 시작. 이미지는 애플리케이션을 실행할 수 있는 모든 환경이 준비되어 있는 압축 파일

 

Created

docker create 명령을 사용하면 이미지를 컨테이너로 만들 수 있다. 이 생성 단계에서는 컨테이너를 실행하기 위한 격리된 공간이 만들어지는 상태

그래서 네트워크나 스토리지, 환경 변수 같은 모든 리소스가 격리된 공간인 컨테이너로 분리된 상태인 것. 하지만 생성 단계에서는 내부에서 프로세스를 실제로 실행하지 않기 때문에 호스트OS의 CPU와 메모리를 사용하지 않는다.

 

Running

생성 단계에서 docker start 명령을 사용하시면 컨테이너의 메타데이터의 cmd 값을 사용해서 컨테이너를 running 상태로 만들 수 있다.

이 실행 상태가 되었다는 것은 컨테이너 내에서 정상적으로 프로세스가 실행 중이라는 것을 의미하고, 이 프로세스가 실제로 CPU와 메모리를 사용한다.

• docker run =  docker create + docker start

그래서 docker run 명령을 사용하면 컨테이너를 만드는 것과 동시에 바로 실행할 수 있고 이 실행 상태에서 docker restart 명령을 하면 프로세스를 재시작시킬 수 있다.

 

Paused

paused 상태는 컨테이너에서 실행 중인 모든 프로세스가 일시 중지된 상태이고, 일시 중지한다는 것은 현재의 상태를 모두 메모리에 저장해 두는 것

그래서 일시 정지 상태에서는 CPU는 사용하지 않고 메모리만 사용하고, 이 상태에서 unpause 명령을 사용하면 프로세스를 일시정지했던 시점부터 재시작할 수 있다.

 

Stopped

stopped 상태는 컨테이너에서 실행 중인 프로세스를 완전히 중단시켰다는 것을 의미, 이 상태에서는 메모리와 CPU 사용이 모두 중단되고, 종료된 컨테이너를 다시 시작하면 컨테이너의 프로세스가 처음부터 다시 실행된다.

 

Deleted

컨테이너는 모든 상태에서 rm 명령을 사용해서 삭제할 수 있다.

다만 실행 중인 컨테이너를 삭제하려면 이전에 실습했던 것처럼 -f 옵션을 사용해야 한다.