VM VS Container

우리의 PC에서 process 동작 구조

우리가 일반적으로 사용하는 PC는 SW / HW로 구분되어 있고, SW는 또 Kernel mode의 운영체제 등을 사용하는 영역과 User mode의 사용자가 application을 통해서 사용하는 영역으로 나눌 수 있다.

PC의 기본 구조

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H/W - CPU , RAM / HDD

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S/W

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Kernel - OS

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User - Application

이때 Applicatoin을 사용할 때 Process가 동작하도록 하는 고유의 공간(Memory)를 보장해 주는데 그때의 저장 공간을 Virtual Memory를 사용한다.

Virtual Memory는 물리적인 메모리 공간인 RAM과 하드디스크 등의 공간을 합쳐서 하나의 메모리로 추상화하는 것을 의미한다.

예를 들어 Process에게 4GB의 Virtual Memory를 할당해 준다. 이때 실질적으로 사용할 수 있는 공간은 아마도 2GB 내외일 것이다. 그러나 이는 Process마다 독립적인 공간이므로, 서로의 공간을 침범해서는 안된다.(이런 상황이 되면 우리가 흔히 말하는 프로그램이 죽는 경우에 해당. ) 여러 개의 Process마다 메모리 공간을 사용해서 동작할 수 있도록 OS가 지원한다. 이를, Multitasking이라고 한다.

Virtual Machine

우리가 네트워크를 통해서 Process를 동작하자고 하려고 할 때에는, 이때의 물리적인 동작은 NIC에서 일어나며, 프로토콜은 TCP/IP를 통해서 통신을 할 것이고, 이때 File은 socket를 통해서 통신을 할 것이다.

이러한 가정을 하는 이유는 우리가 VM를 통해서 원래의 PC와의 통신을 할 때에는 네트워크를 통해서 통신하기 때문이다.

이때 우리가 VM을 사용하기 위해서 VMware를 설치했다고 하자, 이는 우리 PC에 HW로 NIC가 하나가 존재한다고 할 때, VM을 통해서 여러 개의 SW를 통해서 VMNetwork를 구성할 수 있게 된다. 이때의 각각의 PC를 두고 NIC를 통해서 통신하는 것처럼 설치할 수 있게 된다.

NIC는 마치 HW NIC처럼 SW를 통해서 가상의 NIC와 같이 동작하도록 하는 것이다. SW - NIC은 Virtual NIC Driver를 통해서 통신하게 된다. HostOS를 각각의 Guest OS에서 Virtual NIC Driver 통해서 통신하게 된다. 이때 VMNetwork는 L2 스위치 처럼 동작하여 각각의 GuestOS가 동작할 수 있도록 지원해준다. 그리고, 이는 맨 앞에 VMNetwork로 전달, 전달되어 맨 앞 네트워크에서 마치 NAT(공유기)같이 각각의 기기에 연결된 것과 같은 효과로 Host OS를 연결하고, Host OS에서 NIC를 통해서 인터넷과 연결한다.

왜 우리는 Docker를 관심가지게 되었는가?

이때 프로세스를 세어보자. 그럼 GuestOS가 증가한다면 기하급수적으로 사용하는 프로세스는 늘어날 것이다. 4 - 5, 7 - 8은 은 꼭 필요한가? (Kurnel - NIC) 이렇기 때문에 Docker가 나왔다.

Docker

VM는 컴퓨터 위에 컴퓨터를 두는 것과 같은 방식으로 되어있는 것을 중복된 Guest OS와 Hypervisor를 묶어서 추상화하는 과정으로 Docker에서 Contaner Runtime에서 GuestOS의 중복된 자원(OS (Kurnel) / NIC 등)을 활용해서 제공하는 것이다.

Hypervisor : 이전에 얘기했던 하나의 물리적 Host OS를 여러 개의 Guest OS가 동작하도록 지원해주는 소프트웨어 아키텍쳐를 의미한다.

Docker는 HW나 OS을 Docker의 Engine으로 제공하여 우리가 Container라는 구조(Application, binary)만 구성을 한다면 필요한 시스템 콜이 온다면 Engine에서 이에 대한 response를 알아서 제공해준다. 이러한 과정을 통해서 자원 활용의 효율이 좋아지고, 배포하기에도 편하다. 이는 Container (ex. web, WAS … ) 만 만든다면 이를 Docker에서 동작만 시켜주기만 하면 된다.

대표적인 예로 제공되는 서비스가 온라인 IDE이다. 구름 IDE에서 우리는 언어를 선택하는데, 이 언어가 컨테이너로 구성되어 있어 필요한 라이브러리를 다운받아두고, 사용자에게 다양한 환경을 제공한다.

goormIDE - A Powerful Cloud IDE Service

Develop freely anytime, anywhere practice coding and develop SW in-browser without installation.Free support for 35+ languages. goormIDE Imagepacks Build a development environment in time for a cup of coffee!

https://ide.goorm.io/

그럼 큐버네티스는 왜 필요한가?

Docker 내에서 동작하는 서비스 마냥 잘 돌아간다면 좋겠지만, 우리가 개발하고 배포하면서 오류가 발생할 수 있고 이에 서비스가 죽을 수도 있고 관리가 필요하다. 이러한 관리 동작을 제공하는 것이 쿠버네티스이다.

지원하는 기능은으로는 다음과 같다.

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서비스 디스커버리와 로드 밸런싱 

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쿠버네티스는 DNS 이름을 사용하거나 자체 IP 주소를 사용하여 컨테이너를 노출할 수 있다. 컨테이너에 대한 트래픽이 많으면, 쿠버네티스는 네트워크 트래픽을 로드밸런싱하고 배포하여 배포가 안정적으로 이루어질 수 있다.

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스토리지 오케스트레이션 

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쿠버네티스를 사용하면 로컬 저장소, 공용 클라우드 공급자 등과 같이 원하는 저장소 시스템을 자동으로 탑재 할 수 있다.

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자동화된 롤아웃과 롤백 

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쿠버네티스를 사용하여 배포된 컨테이너의 원하는 상태를 서술할 수 있으며 현재 상태를 원하는 상태로 설정한 속도에 따라 변경할 수 있다. 예를 들어 쿠버네티스를 자동화해서 배포용 새 컨테이너를 만들고, 기존 컨테이너를 제거하고, 모든 리소스를 새 컨테이너에 적용할 수 있다.

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자동화된 빈 패킹(bin packing) 

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컨테이너화된 작업을 실행하는데 사용할 수 있는 쿠버네티스 클러스터 노드를 제공한다. 각 컨테이너가 필요로 하는 CPU와 메모리(RAM)를 쿠버네티스에게 지시한다. 쿠버네티스는 컨테이너를 노드에 맞추어서 리소스를 가장 잘 사용할 수 있도록 해준다.

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자동화된 복구(self-healing) 

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쿠버네티스는 실패한 컨테이너를 다시 시작하고, 컨테이너를 교체하며, '사용자 정의 상태 검사'에 응답하지 않는 컨테이너를 죽이고, 서비스 준비가 끝날 때까지 그러한 과정을 클라이언트에 보여주지 않는다.

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시크릿과 구성 관리 

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쿠버네티스를 사용하면 암호, OAuth 토큰 및 SSH 키와 같은 중요한 정보를 저장하고 관리 할 수 있다. 컨테이너 이미지를 재구성하지 않고 스택 구성에 시크릿을 노출하지 않고도 시크릿 및 애플리케이션 구성을 배포 및 업데이트 할 수 있다

참조

20분 만에 전공자처럼 도커, 가상화 이해하기!

https://www.youtube.com/watch?v=zh0OMXg2Kog

쿠버네티스란 무엇인가?

쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식할 수 있고, 확장 가능한 오픈소스 플랫폼으로, 선언적 구성과 자동화를 모두 지원한다. 쿠버네티스는 크고 빠르게 성장하는 생태계를 가지고 있다. 쿠버네티스 서비스, 지원 그리고 도구들은 광범위하게 제공된다. 이 페이지에서는 쿠버네티스 개요를 설명한다. 쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성이 있고, 확장가능한 오픈소스 플랫폼이다.

https://kubernetes.io/ko/docs/concepts/overview/what-is-kubernetes/

[10분 테코톡] ☂️ 검프의 Docker #이론편

검프의 도커 영상은 이론편과 실습편으로 진행됩니다 🙋‍♀️ 우아한테크코스의 크루들이 진행하는 10분 테크토크입니다. 🙋‍♂️ '10분 테코톡'이란 우아한테크코스 과정을 진행하며 크루(수강생)들이 동료들과 학습한 내용을 공유하고 이야기하는 시간입니다. 서로가 성장하기 위해 지식을 나누고 대화하며 생각해보는 시간으로 자기 주도적인 성장을 지향하는 우아한테크코스의 문화 중 하나입니다. 🌕우아한테크코스란 🌕 우아한테크코스는 일반 사용자용 서비스를 개발하는 회사가 필요로 하는 역량을 가진 프로그래머를 양성하기 위한 교육입니다.

https://www.youtube.com/watch?v=IiNI6XAYtrs