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Docker

 Docker는 애플리케이션을 쉽게 만들고, 테스트하고, 배포할 수 있게 도와주는 소프트웨어 플랫폼으로, Docker image는 애플리케이션을 실행하는 데 필요한 모든 것을 포함한다. 주요 특징은 다음과 같다.

  • 컨테이너화: 애플리케이션과 필요한 모든 것을 하나의 패키지로 묶어 어디서든 실행할 수 있음
  • 경량: Docker는 운영 체제의 커널을 공유하므로, 가상 머신보다 훨씬 가볍고 빠르게 실행됨
  • 이식성: Docker 컨테이너는 어디서든 동일하게 실행됨
  • 확장성: Docker를 사용하면 여러 개의 컨테이너를 효율적으로 관리하고 쉽게 확장할 수 있음

 주요 키워드는 다음과 같다.

  • Image: 애플리케이션과 모든 실행에 필요한 파일을 포함한 읽기 전용 템플릿
  • Container: 이미지를 실행하여 동작하는 애플리케이션 인스턴스
  • Dockerfile: 이미지를 생성하기 위한 명령어가 담긴 스크립트 파일
  • Docker Hub: 이미지를 저장하고 공유하는 중앙 저장소
  • Volume: 컨테이너 데이터를 지속적으로 저장하는 메커니즘
  • Network: 컨테이너 간의 통신을 관리하는 방식
    • Bridge Network
      • 기본적으로 Docker가 컨테이너를 실행할 때 사용하는 네트워크
      • 동일한 브리지 네트워크에 연결된 컨테이너들은 서로 통신할 수 있음
      • 외부 네트워크와는 NAT (내부 네트워크의 여러 장치가 하나의 공용 IP 주소를 통해 외부 네트워크와 통신할 수 있도록 IP 주소를 변환하는 기술) 를 통해 통신
      • 일반적으로 단일 호스트에서 여러 컨테이너를 연결할 때 사용
      • 명시하지 않으면 모두 브리지 네트워크에서 실행
    • Host Network
      • 컨테이너가 호스트의 네트워크 스택을 직접 사용
      • 네트워크 격리가 없기 때문에 성능상 이점이 있지만, 보안 및 네트워크 충돌 위험이 있음
      • 일반적으로 성능이 중요한 애플리케이션에 사용
    • Overlay Network
      • 여러 Docker 호스트에 걸쳐 있는 컨테이너를 연결할 때 사용
      • Swarm 모드(Docker 컨테이너의 오케스트레이션과 클러스터링을 지원하여 여러 호스트에서 컨테이너를 관리하고 배포할 수 있는 기능)나 Kubernetes 같은 오케스트레이션 도구와 함께 사용
      • 데이터 센터 또는 클라우드 환경에서 분산 시스템을 구축할 때 유용

 Docker는 다음과 같은 상황에서 사용하면 좋다.

  • 일관된 개발 환경이 필요할 때
  • 애플리케이션을 빠르게 배포하고 싶을 때
  • 마이크로서비스 아키텍처를 도입할 때
  • CI/CD 파이프라인을 구축할 때
  • 리소스 효율성을 높이고 싶을 때
  • 애플리케이션 격리가 필요할 때
  • 쉽게 스케일링하고 싶을 때
  • Kubernetes와 함께 사용하고자 할 때

Docker 명령어

 Image와 관련된 명령어는 다음과 같다.

  • 이미지 빌드
    • docker build -t myapp:latest .
    • 현재 디렉토리의 Dockerfile을 기반으로 myapp이라는 이름의 이미지를 생성
    • -t 옵션을 사용하여 이미지의 이름과 태그를 입력 할 수 있음
  • 이미지 가져오기
    • docker pull postgres
    • 도커 허브에서 해당 이미지를 가져옴
  • 이미지 목록 보기
    • docker images
    • 현재 로컬에 저장된 Docker 이미지를 목록으로 표시
  • 이미지 삭제
    • docker rmi myapp:latest
    • myapp:latest 이미지를 로컬 저장소에서 삭제

 Docker Container와 관련된 명령어는 다음과 같다. 참고로 컨테이너 아이디는 모두 작성할 필요없이 식별 가능한 자릿수까지만 입력해도 된다.

  • 컨테이너 실행
    • docker run -d -p 8080:80 myapp:latest
    • myapp:latest 이미지를 사용하여 컨테이너를 실행
      • -d (detached mode) 옵션은 백그라운드에서 실행. 터미널을 컨테이너에 붙잡히지 않고, 컨테이너가 백그라운드에서 계속 실행
      • -p 옵션은 호스트의 8080 포트를 컨테이너의 80 포트에 매핑
  • 컨테이너 내부 접속
    • docker exec -it 컨테이너_아이디 /bin/bash
    • -i (interactive): 컨테이너의 표준 입력(STDIN)을 열어둠
      • 컨테이너 내부에서 사용자 입력을 받을 수 있음
    • -t (tty): 가상 터미널을 할당
      • 컨테이너 내부에서 터미널을 사용할 수 있음
  • 실행 중인 컨테이너 목록 보기
    • docker ps
    • 현재 실행 중인 컨테이너의 목록을 표시
  • 모든 컨테이너 목록 보기
    • docker ps -a
    • docker ps -al: 중지된 컨테이너를 포함한 모든 컨테이너의 목록을 표시
    • 마지막으로 실행된 컨테이너를 가장 먼저 나열
  • 컨테이너 중지
    • docker stop container_id
    • 지정된 container_id를 가진 컨테이너를 중지
  • 컨테이너 시작
    • docker start container_id
    • 중지된 컨테이너를 다시 시작
  • 컨테이너 삭제
    • docker rm 컨테이너_아이디
    • 지정된 container_id를 가진 컨테이너를 삭제

 Docker 네트워크 및 볼륨 관련 명령어는 다음과 같다.

  • 네트워크 생성
    • docker network create mynetwork
    • mynetwork이라는 이름의 네트워크를 생성
  • 네트워크 목록 보기
    • docker network ls
    • 현재 설정된 Docker 네트워크의 목록을 표시
  • 네트워크 삭제
    • docker nework rm mynetwork
    • mynetwork이라는 이름의 네트워크를 삭제
  • 볼륨 생성
    • docker volume create myvolume
    • myvolume이라는 이름의 볼륨을 생성
  • 볼륨 목록 보기
    • docker volume ls
    • 현재 설정된 Docker 볼륨의 목록을 표시
  • 볼륨 삭제
    • docker volume rm myvolume
    • myvolume이라는 이름의 볼륨을 삭제

 도커를 통해 PostgreSQL 컨테이너 2개를 실행해본다(https://hub.docker.com/hardened-images/catalog/dhi/postgres). 먼저 이미지를 받는다.

docker pull postgres

 이제 컨테이너를 실행해본다.

docker run -d --name postgres-sample \
  -p 5433:5432 \
	-e POSTGRES_USER=admin1 \
	-e POSTGRES_PASSWORD=admin2 \
	-e PGDATA=/var/lib/postgresql/data/pgdata \
	-v ${로컬_바인딩_폴더}:/var/lib/postgresql/data:z \
	postgres
  • :z 옵션은 SELinux(Secure Enhanced Linux) 환경에서 사용되는 파일 시스템 옵션
    • Docker 컨테이너가 호스트 파일 시스템의 특정 디렉토리에 접근할 수 있도록 SELinux 컨텍스트를 설정
    • SELinux는 Linux 시스템의 보안을 강화하기 위해 파일 및 프로세스에 대한 권한을 세밀하게 제어
  • :z 옵션은 해당 볼륨이 여러 컨테이너에서 공유될 수 있음을 나타내며, 이를 통해 컨테이너가 해당 디렉토리에 읽기 및 쓰기 권한을 갖도록 함

Docker Compose

 Docker Compose는 다중 컨테이너 Docker 애플리케이션을 정의하고 실행하기 위한 도구로, docker-compose.yml 파일 하나로 애플리케이션의 서비스, 네트워크, 볼륨 등을 정의할 수 있다.
 Docker Compose의 파일 구조는 다음과 같다.

version: '3'
services:
  web:
    image: nginx
    ports:
      - "8080:80"
  app:
    build: .
    ports:
      - "8081:8080"
    depends_on:
      - db
  db:
    image: postgres
    environment:
      POSTGRES_PASSWORD: example
  • version: Docker Compose 파일의 버전 지정
  • services: 애플리케이션의 각 서비스 정의
  • web, app, db: 각각의 서비스 이름
  • image: 서비스를 실행할 Docker 이미지 지정
  • build: Dockerfile이 있는 디렉토리 경로를 지정하여 이미지 빌드
  • ports: 호스트와 컨테이너 간의 포트 매핑
  • depends_on: 다른 서비스가 먼저 실행되어야 하는 순서 지정
  • environment: 컨테이너의 환경 변수 설정

Docker Compose 명령어

  • docker compose up: docker-compose.yml 파일에 정의된 서비스를 빌드하고 시작. 만약 이미 빌드된 이미지가 있다면 이를 사용
    • 백그라운드에서 실행하려면 d 옵션 추가
      docker compose up -d
      docker compose -f /path/to/your/project/docker-compose.yml up
      
  • docker compose down: 실행 중인 모든 서비스를 중지하고 컨테이너, 네트워크, 볼륨 등 정리
  • docker compose build: docker-compose.yml 파일에 정의된 서비스 빌드
  • docker compose ps: 현재 실행 중인 서비스 확인
  • docker compose logs: 실행 중인 서비스의 로그 확인

실습

 2개의 스프링 컨테이너를 생성하고 사용자가 service-a 컨테이너의 컨트롤러를 호출하면, service-b 컨테이너를 호출한다. 최종 사용자에게 노출되는 메시지는 ”service-a: hi ###### service-b: hello” 이다. 메시지 “service-b: hello” 는 service-b 컨테이너의 메시지이다.
 먼저 Lombok, Spring Web, OpenFeign dependencies를 가진 2개의 Spring 프로젝트를 생성하고 service-b부터 작성을 시작한다.

package com.service.b;

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class BController {

    @GetMapping("hello")
    public String hello() {
        return "Hello";
    }
}
spring.application.name=service-b

server.port=18081

 이제 service-a를 작성한다.

package com.service.a;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;

@EnableFeignClients
@SpringBootApplication
public class AApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(AApplication.class, args);
    }

}
package com.service.a;

import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequiredArgsConstructor
public class AController {

    private final BServiceClient bServiceClient;

    @GetMapping("hi")
    public String hi() {
        String hello = bServiceClient.getHello();
        return "service-a : hi ###### service-b: " + hello;
    }
}
package com.service.a;

import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;

@FeignClient(name = "service-b", url = "${service.b.url}")
public interface BServiceClient { // B Service를 호출하는 Client
    @GetMapping("/hello")
    public String getHello();
}

Docker 사용

 이번엔 Docker를 사용해서 컨테이너 2개를 실행해본다. 먼저 두 프로젝트의 port를 8080으로 수정한다. 또한 도커 컨테이너끼리는 같은 네트워크에 있으면 도커 컨테이너의 이름으로 호출할 수 있기 때문에 service.b.urlhttp://service-b:8080 으로 수정한다.
 두 프로젝트에 Dockerfile을 작성한다.

FROM openjdk:17-jdk-slim

VOLUME /tmp

ARG JAR_FILE=build/libs/*.jar

COPY ${JAR_FILE} app.jar

ENTRYPOINT ["java","-jar","/app.jar"]

 Docker 끼리 Container 이름으로 호출하기 위해서는 기본 브리지 네트워크가 아닌 사용자 정의 네트워크에서 진행해야 한다. 그렇기 때문에 도커 네트워크를 생성한다.

$ docker network create my-network
5638c404332de3e8b56d589397f27a637eb377f5b27c998eae3ebd690caf9b79

 이후 프로젝트를 빌드하고, 각 프로젝트의 위치로 들어가 image를 생성한다.

$ ./gradlew clean bootJar  
$ docker build -t img-service-a .
$ ./gradlew clean bootJar
$ docker build -t img-service-a .

 이제 container를 생성한다.

PS C:\Users\dbsau\project\b> docker run -d --name service-b `
>> --network my-network `                                                              
>> -p 18081:8080 `                                                                    
>> img-service-b                                                                                         
300b21a6cb147d22e72b2c2218034bdb520f6c6f694a660d62718619caeed32f
PS C:\Users\dbsau\project\b> docker ps
CONTAINER ID   IMAGE           COMMAND                CREATED          STATUS          PORTS                                           NAMES
300b21a6cb14   img-service-b   "java -jar /app.jar"   16 seconds ago   Up 15 seconds   0.0.0.0:18081->8080/tcp, [::]:18081->8080/tcp   service-b

이제 http://localhost:18081/hello로 접속하면 service-b가 호출되는 것을 확인할 수 있다.

같은 방식으로 service-a image를 만들고 http://localhost:18080/hi로 접속하면 service-a가 호출되는 것을 확인할 수 있다.

Docker Compose 사용

 기존 Docker Container를 모두 삭제한다.

docker rm -f 서비스_컨테이너_아이디

 이후 service-a 프로젝트와 service-b 프로젝트의 상위 폴더에서 docker-compose.yml 파일을 작성한다.

version: '3.8'

services:
  service-a:
    image: img-service-a
    ports:
      - "18080:8080"
    environment:
      - SERVICE_B_URL=http://service-b:8080
    depends_on:
      - service-b

  service-b:
    image: img-service-b
    ports:
      - "18081:8080"

networks:
  default:
    driver: bridge

 이제 docker compose up을 하면 실행되는 것을 확인할 수 있다. 이제 http://localhost:18080/hi로 접속하면 service-a가 호출되는 것을 확인할 수 있다.
 참고로 Docker Compose를 사용하여 서비스를 실행하면, Docker Compose는 기본적으로 새 브리지 네트워크를 생성하여 각 서비스 컨테이너를 그 네트워크에 연결한다. 이 네트워크는 docker-compose.yml 파일에 정의된 모든 서비스가 서로 통신할 수 있도록 한다.
 Docker Compose는 자동으로 네트워크를 생성하며, 이 네트워크는 docker-compose.yml 파일이 있는 디렉토리의 이름을 기반으로 한다. 네트워크의 이름은 다음과 같은 형식으로 생성된다.

directoryname_default

docker network ls를 사용하여 네트워크가 생성되었는지 확인해본다.

PS C:\Users\dbsau\project> docker network ls
NETWORK ID     NAME                       DRIVER    SCOPE
5c5a4ec9281c   bridge                     bridge    local
31e65c59c6e0   deliverycommerce_default   bridge    local
07555a55daa7   host                       host      local
5638c404332d   my-network                 bridge    local
440f6d75ddc8   none                       null      local
442a7f165d12   project_default            bridge    local

CI/CD

AWS Elastic Container Service

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