[ Kubernetes #02 ] Container 와 Docker 란?

안녕하세요

스마일서브 KoreaV 공공클라우드 사업부 김병학 입니다. 오늘은 지난글에 “MSA와 Kubernetes 란 무엇일까?“에 이어서, Conatainer 와 Docker 에 대해서 설명해 보겠습니다.

목차

1. 개요
2. 컨테이너의 역사
   1. 컨테이너 기술의 발전사
   2. 현재 컨테이너의 모습.
3.  커널 기반 가상 머신(KVM) 과 컨테이너의 차이점
   1. 가상머신과 컨테이너의 차이점
4. 도커의 몰락, 다양한 컨테이너 엔진의 등장
   1. 쿠버네티스의 도커 지원 중단
   2. CRI의 등장과 Dockershim
   3. Docker의 점유율이 낮아지면서 등장한 Containerd와 CRI-O

1. 개요

쿠버네티스에 대해서 이해하기전에 컨테이너(Container)의 개념부터 설명하고자 합니다.  어떤 이유때문에 지금까지 발전하게 되었는지 근본이되는 기술과 개념을 시작으로 컨테이너를 설명해보도록 하겠습니다.

2. 컨테이너의 역사

몇년 전부터 컨테이너라는 기술이 인기가 많아지면서 최근에 나온 기술로 생각할 수 있습니다. 하지만 컨테이너의 시작은 생각보다 비교적 오래전에 등장했습니다. 이를 이해하기 위해, 초기의 격리 기술부터 최신의 컨테이너 기술에 이르기까지의 발전 과정을 살펴보겠습니다.

2-1. 컨테이너 기술의 발전사

• chroot (1979) : 컨테이너의 역사는 1979년에 등장한 Unix의 chroot 명령어에서 시작되었습니다. chroot는 특정 프로세스와 그 자식 프로세스들의 루트 디렉토리를 변경하여 격리된 파일 시스템 환경을 제공합니다. 이로써 시스템 전체가 아닌 특정 프로세스만 격리된 환경에서 실행될 수 있게 되었으며, 이는 현대 컨테이너 기술의 초석이 되었습니다.
• cgroups (2006) : 2006년, 리눅스 커널에 cgroups (control groups)라는 기능이 도입되었습니다. cgroups는 리소스를 격리하고 제한하며, 모니터링하는 기능을 제공합니다. 이를 통해 CPU, 메모리, 디스크 I/O, 네트워크 등의 자원을 특정 그룹의 프로세스에 할당하고 제어할 수 있게 되었습니다. cgroups는 컨테이너의 리소스 관리와 성능 격리를 가능하게 하여, LXC와 Docker와 같은 현대적인 컨테이너 기술의 핵심 구성 요소가 되었습니다.
• LXC (2008) : 2008년, Linux 컨테이너(LXC)가 발표되었습니다. LXC는 리눅스 커널의 cgroups와 namespace 기능을 활용하여 애플리케이션을 격리하고 관리하는 기술입니다. 이는 컨테이너의 현대적인 형태에 가까운 개념으로, 사용자 공간에서의 격리와 더불어 리소스 제어가 가능하게 했습니다
• Docker (2013) : 2013년, Docker가 등장하면서 컨테이너 기술은 급격히 발전하고 대중화되었습니다. 컨테이너를 더 쉽게 사용하고 관리할 수 있는 도구와 이미지를 제공함으로써 개발자와 운영자들 사이에서 빠르게 인기를 얻었습니다. 컨테이너화된 애플리케이션의 빌드, 배포, 실행을 단순화하여 DevOps와 마이크로서비스 아키텍처의 핵심 도구로 자리잡았습니다.
• Kubernetes (2014) : 2014년, Google이 Kubernetes를 오픈소스로 발표하면서 컨테이너 오케스트레이션의 시대가 열렸습니다. Kubernetes는 대규모 컨테이너화된 애플리케이션의 자동 배포, 확장, 관리를 제공하여 컨테이너 환경의 효율성과 안정성을 크게 향상시켰습니다.

이러한 꾸준한 발전으로 현재는 컨테이너가 대중적으로 사용하게 되므로 IT 시장의 뜨거운 감자가 되었습니다.

2-2. 현재 컨테이너 모습

결과적으로 현재 컨테이너 모습은 리눅스의 자체 기능인 chroot, namespace, cgroup 을 사용하여 프로세스 단위의 격리 환경을 만들 수 있게 되었습니다. 또한 컨테이너에 필요한 커널은 Host OS 의 커널을 공유하며, 컨테이너 내에는 어플리케이션을 구동하는 데 필요한 라이브러리 및 실행 파일만 존재하게 되어, 컨테이너를 이미지로 만들었을 때 용량 가성머신보다 대폭 줄어듭니다. 따라서 컨테이너의 배포가 빠르며, 가상화된 공간을 사용할 때의 성능 손실도 거의 없다는 장점이 있습니다.

3. 커널 기반 가상 머신(KVM) 과 컨테이너의 차이점

현대 IT 인프라에서 가상화 기술은 필수적입니다. 가상화 기술에도 여러 종류가 있으며, 그 중에서도 커널 기반 가상 머신(KVM)과 컨테이너는 가장 널리 사용되는 두 가지 기술입니다. 이 글에서는 KVM과 컨테이너의 주요 차이점을 살펴보고, 각 기술이 어떠한 상황에 적합한지 알아보도록 하겠습니다.

3-1. 가상머신과 컨테이너의 차이점

가상머신과 컨테이너의 구조적 차이를 그림으로 그려보면 위 사진과 같습니다. 가상머신은 서버의 Host OS 위에서 동작하는 Hypervisor 와 같은 프로그램이 Guest OS를 동작시켜, Guest OS 위에 종속성 패키지와 어플리케이션을 동작시키게 됩니다.

컨테이너의 경우는 Host OS 위에서 Docker Engine 과 같은 런타임엔진(Runtime Engine)을 통하여 커널을 공유한상태로 어플리케이션과 종속성 패키지를 프로세스 상태로 구동시킵니다.

두가지 다른 방식의 가상화는 아래와 같은 차이점을 발생시킵니다.

따라서 각 기술의 특징을 파악하고, 적재적소 필요한 기술을 사용하는것이 중요하다고 볼 수 있습니다.

4. 도커의 몰락, 다양한 컨테이너 엔진의 등장