컨테이너화는 클라우드 컴퓨팅 부문에서 등장한 최신 유행어로, 새롭고 확장 가능한 클라우드 네이티브 어플라이언스를 생성하여 레거시 시스템을 현대화할 것으로 기대를 모으고 있습니다. 그렇다면 현재 컨테이너화가 필요한 이유는 무엇일까요?
그 필요성과 본질을 이해하려면 먼저 가상화와 클라우드에서 갈수록 증가하는 가상 머신(VM)에 대해 파악해야 합니다. 일반적으로 대부분의 기업이 클라우드 환경(퍼블릭 또는 프라이빗)을 사용하며, 자사의 컴퓨팅 레이어를 나타내는 확장성 및 로드 밸런싱 기능으로 VM을 실행하는 인스턴스를 갖추고 있습니다.
하지만 가상화 접근 방식에는 이러한 환경의 효율성을 저하시키는 몇 가지 문제점이 있습니다. 이를테면 아래와 같습니다.
환경 불일치 - 가상 환경에 애플리케이션 및 패키지 구축
OS 종속성 - 호환 가능 운영 체제에서 구축한 애플리케이션만 실행
격리 레벨 - 운영 체제 레벨 상위에 인스턴트 샌드박스를 제공할 수 없음
개별 단위 컴퓨팅 소비 - OS 계층이 아닌 단일 시스템 내에서만 애플리케이션 계층의 로드 밸런싱이 수행된 반면, 복제된 애플리케이션은 여러 개 구축할 수 없음
프로덕션급 환경에서 이미지 패치 적용 - 카나리 및 블루/그린 구축은 클러스터 레벨에서 유연하지 않으며 여러 지역에서 관리하기 어려움
이러한 가상화 문제를 해결하려면 어떻게 해야 할까요?
해답은 컨테이너화입니다.
컨테이너화는 가상화보다 훨씬 효율적이며 가상화의 자연스러운 발전 형태라고 할 수 있습니다. 가상화가 하나의 서버에서 여러 운영 체제(OS)를 분산시키는 데 필수적이라면, 컨테이너화는 유연성 및 세분화에 있어서 더 뛰어납니다.
여기서는 더 효율적으로 사용할 수 있도록 운영 체제를 청크로 나누는 데 중점을 둡니다. 또한 애플리케이션 컨테이너는 이동이 가능한 소프트웨어 정의 환경에서 애플리케이션을 패키징하는 방법을 제공합니다.
기업이 레거시 애플리케이션을 현대화하고 새롭고 확장 가능한 클라우드 네이티브 소프트웨어를 생성하도록 지원하는 애플리케이션 컨테이너 기술 시장은 중요한 의미를 가지며 더욱 가속화되고 있습니다.
컨테이너라는 격리된 사용자 공간에서 애플리케이션을 실행하는 OS 가상화의 한 형태로, 동일한 공유 운영 체제를 사용합니다. 애플리케이션 컨테이너는 완전히 패키지화되고 이동이 가능한 컴퓨팅 환경입니다.
바이너리, 라이브러리, 종속성, 구성 파일 등 애플리케이션을 실행하기 위해 필요한 모든 것을 갖추고 있으며 모두 컨테이너에 캡슐화되고 격리되어 있음
애플리케이션 컨테이너화는 기본 리소스에 대해 제한된 액세스 권한을 통해 호스트 운영 체제로부터 컨테이너를 간소화한 것으로, 경량의 가상 머신과 유사함
베어 메탈, 클라우드, VM 내부 등 다양한 유형의 인프라스트럭처에서 컨테이너화된 애플리케이션을 실행할 수 있으며 각 환경에 맞춰 리팩토링할 필요가 없음
컨테이너화를 사용하는 경우 시작 시 오버헤드가 감소하고 모두 단일 OS 커널을 공유하므로 애플리케이션마다 별도의 게스트 운영 체제를 설치할 필요가 없습니다. 효율성이 뛰어나므로 소프트웨어 개발자는 현대적인 애플리케이션을 구성하는 개별 마이크로서비스 여러 개를 패키징하기 위해 애플리케이션 컨테이너화를 사용합니다.
소프트웨어 개발자는 컨테이너화를 통해 애플리케이션 생성 및 구축을 더 빠르고 안전하게 수행할 수 있습니다. 기존 방법에서는 특정 컴퓨팅 환경에서 코딩을 개발하므로 새 위치로 전송할 때 종종 오류와 버그가 발생합니다. 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터에서 VM 또는 Windows에서 Linux 운영 체제로 코드를 전송하는 경우가 있습니다.
컨테이너화는 관련된 구성 파일, 종속성, 라이브러리 등과 함께 신청 코드(supplication code)를 번들로 제공할 수 있게 하여 이 문제를 해결합니다. 그런 다음 호스트 OS로부터 해당 단일 소프트웨어 패키지(컨테이너)를 간소화하여 독립 실행형의 이동 가능한 상태가 되고 원하는 플랫폼이나 클라우드에서 실행할 수 있습니다.
프로세스 격리 및 컨테이너화 개념은 수십 년 전에 제시되었지만, 2013년에 오픈 소스 Docker 엔진이 등장하면서 애플리케이션 컨테이너 기술 도입이 가속화되었습니다. Docker 엔진은 보편적인 패키징 접근 방식과 단순한 개발 툴을 통해 컨테이너화 프로세스에서 업계 표준으로 자리매김했습니다.
업계에서는 컨테이너를 경량으로 표현하곤 하는데, 이는 시스템의 OS 커널을 공유하며 가상화의 경우와 같이 각 애플리케이션 내에서 OS를 연결하는 오버헤드가 필요하지 않다는 의미입니다. 따라서 컨테이너는 본질적으로 가상 머신보다 용량이 작고 시작 시간도 짧으므로 단일 컴퓨팅 용량에서 하나의 VM으로 더 많은 컨테이너를 실행할 수 있습니다. 결과적으로 서버 효율성은 향상되고 서버 및 라이센스 비용은 절감됩니다.
개발자는 컨테이너화를 통해 애플리케이션을 한 번 작성하여 원하는 모든 곳에서 실행할 수 있습니다. 이러한 이동성은 개발 프로세스와 벤더 호환성 측면에서 매우 중요한 요소입니다. 그 밖에 다른 혜택으로는 오류 격리, 보안, 관리 용이성을 꼽을 수 있습니다.
컨테이너는 애플리케이션을 실행 가능한 소프트웨어 패키지로 캡슐화하여 애플리케이션 코드와 구성 파일, 종속성, 라이브러리 등 실행에 필요한 관련 모든 사항을 번들로 제공합니다. 컨테이너화된 애플리케이션은 OS 카피본 내에 번들로 제공되지 않으므로 격리됩니다. 대신 개발자는 오픈 소스 런타임 엔진(예: Docker 런타임 엔진)을 호스트의 OS에 설치하여 컨테이너가 컴퓨팅 시스템에서 다른 애플리케이션 컨테이너들과 OS를 공유하는 통로 역할을 수행하게 합니다.
또한 공통 라이브러리 및 휴지통 같은 다른 애플리케이션 컨테이너 계층을 여러 컨테이너 간에 공유할 수 있습니다. 각 애플리케이션 내에서 OS를 설치 및 실행하는 오버헤드를 제거하므로 컨테이너가 용량 측면에서 더 작아지고(경량화) 시작 속도가 더 빠르다는 점에서 서버 효율성이 높아집니다. 애플리케이션과 컨테이너를 격리할 때는 하나의 컨테이너에 있는 악성 코드가 다른 컨테이너에 영향을 주거나 호스트 시스템에 침입할 가능성이 줄어듭니다.
호스트 OS에서 간소화하여 컨테이너화된 애플리케이션이 이동 가능하게 하고 모든 플랫폼이나 클라우드 전반에서 일관되고 통일되게 실행되도록 합니다. 개발자는 한 플랫폼에서 다른 플랫폼으로(예: Windows OS에서 Linux OS로) 손쉽게 컨테이너를 이전할 수 있습니다. 또한 기존의 "베어 메탈" 서버나 가상화 인프라스트럭처 또는 온프레미스나 클라우드에서 일관성 있게 실행할 수 있습니다. 이에 따라 개발자가 원하는 대로 프로세스와 툴을 계속 사용할 수 있습니다.
이제 컨테이너화된 애플리케이션을 디지털 작업 공간의 사용자에게 제공할 수 있습니다. 컨테이너화는 소프트웨어 개발자와 개발 팀에 상당한 혜택을 제공하는데, 탁월한 민첩성과 이동성부터 우수한 비용 관리에 이르기까지 다양합니다. 컨테이너화의 이점은 다음과 같습니다.
컨테이너는 완벽하지 않으며 명확한 단점과 한계를 갖고 있습니다. 먼저 컨테이너 전략의 개발 및 시작, 효과적인 관리를 위해 놀랄 만큼 많은 양의 설치 작업이 필요합니다. 애플리케이션 지원 및 종속성이 충분하지 않고 해당 분야에서 새로 등장한 기술임에도 불구하고 아직 완벽한 솔루션이 개발되지 않았습니다. 또한 이 분야에 자격과 기술을 갖추고 경험이 많은 전문가도 부족합니다.
컨테이너가 애플리케이션 유연성을 향상시킨 반면, 다른 측면에서는 복잡성을 증가시켰습니다. 이러한 복잡성은 보안, 오케스트레이션, 모니터링, 데이터 스토리지 측면에서 발생할 수 있습니다.
보안: 기존의 VM에 비해 컨테이너는 잠재적인 보안 리스크가 훨씬 더 많습니다. 컨테이너는 다중 레이어로 구성되므로 멀티 레벨 보안이 필요합니다. 즉, 컨테이너화된 애플리케이션과 함께 레지스트리, Docker 데몬, 호스트 OS에 대한 보안을 확보해야 합니다.
오케스트레이션: 가상 머신에 대해 단일 조정 프로그램을 사용할 수 있는데, 이는 가상화 솔루션(예: VMware orchestrator for VMware)과 함께 제공됩니다. 하지만 컨테이너의 경우 쿠버네티스, Mesos 또는 Swarm 같은 여러 오케스트레이션 툴 중에 선택해야 합니다.
VM용 데이터 스토리지는 단순 명료하지만 컨테이너의 경우에는 복잡해집니다. 영구적인 컨테이너 데이터의 경우 애플리케이션 컨테이너에서 호스트 시스템이나 영구 파일 시스템의 어딘가로 옮겨야 합니다. 컨테이너 설계가 데이터 유출 배후의 원인이 됩니다. 다른 곳에 저장해 두지 않으면 컨테이너가 종료될 때 컨테이너 내부의 데이터가 영원히 사라질 수 있습니다.
모니터링: 성능 및 보안 문제를 위해 컨테이너를 모니터링하는 것도 중요합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 필수적인 여러 모니터링 툴, 외부 모니터링 서비스, 분석을 사용하는 옵션을 제공합니다. 클라우드 환경은 복잡하므로, 보안 문제에 관한 심층 모니터링이 필요합니다.
결국 컨테이너화의 장점이 단점보다 훨씬 큰 것을 알 수 있습니다. 그러므로 컨테이너가 필요한지 여부를 결정하는 것은 오직 기업의 특정 클라우드 요구 사항에 달려 있습니다.
애플리케이션의 컨테이너화가 제공하는 혜택을 보면 기업이 가상화보다 컨테이너화를 신속하게 도입하는 이유를 쉽게 알 수 있습니다. 컨테이너화는 애플리케이션 개발, 구축, 관리에 대해 탁월한 접근 방식을 취합니다. 소프트웨어 개발자들이 더 빠르고 안전하게 애플리케이션을 생성 및 구축할 수 있으며, 기존의 모놀릭(단일 티어 애플리케이션) 또는 모듈식 마이크로서비스(느슨하게 연결된 서비스 컬렉션) 모두에서 유효합니다.
새로운 클라우드 기반 애플리케이션을 처음부터 하나씩 빌드해 나갈 수 있으며(컨테이너화된 마이크로서비스), 그 과정에서 복잡한 애플리케이션을 관리 가능하고 전문화된 일련의 서비스로 나눌 수 있습니다. 기존 애플리케이션을 컨테이너로 리패키징함으로써 컴퓨팅 리소스를 효율적으로 사용할 수도 있습니다.
기업은 컨테이너화 사용을 결정하기 전에 먼저 옵션 전부를 평가해야 합니다. 처음에는 수익성도 좋아 보이고 인상적으로 보일 수 있고 또 실제로도 그럴 수 있지만, 실제로 가장 좋은 옵션인지 면밀히 살펴봐야 합니다. 혜택과 함께 불리한 부분도 모두 생각해 봐야 합니다.
조직과 기업이 경쟁적으로 빠르게 진화하는 테크놀로지 시대에 생존하고 성공을 거두려면 반드시 디지털 트랜스포메이션을 거쳐야 합니다. 컨테이너화, 클라우드, 빅데이터, 블록체인, AI, 엣지 컴퓨팅, 이동성은 기업이 활용해야 할 디지털 트랜스포메이션을 구성하는 핵심 기술 요소에 해당합니다.
또한 컨테이너화는 중소기업에 새로운 의미의 민첩성을 제공합니다. 디지털 경제에서 성공적으로 운영 중인 기업은 디지털 네이티브 엔터프라이즈를 경영하면서 시장의 수요와 요구 사항에 따라 경영의 구조를 재설계할 것입니다. 소규모 기업의 경우 컨테이너화를 사용하여 유연한 접근 방식을 채택하고 대기업에 맞춰 신속하게 서비스 규모를 확대할 수 있습니다.
Docker 엔진은 전 세계에서 가장 잘 알려지고 많이 사용되는 컨테이너 엔진입니다. Docker는 컨테이너 아키텍처의 주요 요소로, OS에서 컨테이너 생성을 담당하는 Linux 커널 기반의 오픈 소스를 의미합니다.
Docker에서 단일 OS 커널에 액세스할 때 각각의 컨테이너에서 실행되는 여러 개의 분산 애플리케이션을 관리할 수 있습니다. 컨테이너화의 기초는 개발자가 단일 가상 배송으로 구현하는 소프트웨어 패키지입니다.
개발자는 Docker 이미지에서 컨테이너를 생성합니다. 읽기 전용 상태임에도 Docker에서 읽기-쓰기 파일 시스템을 추가하여 컨테이너를 생성합니다. 네트워크 인터페이스를 시작하여 컨테이너와 로컬 호스트 간에 통신이 가능하게 합니다. 그런 다음 IP 주소를 추가하고 표시된 프로세스를 실행합니다. 컨테이너마다 프로그램 실행에 필요한 필수 요소(파일, 중복, 라이브러리)가 포함되어 있습니다.
컨테이너화 기술과 가상화 기술은 개발자가 Windows 기반 또는 Linux 기반의 여러 소프트웨어 유형을 단일 환경에서 실행하도록 한다는 점에서 컴퓨팅 효율성을 대폭 높여줍니다. 하지만 애플리케이션 컨테이너 기술은 가상화보다 우위에서 중요한 혜택을 제공하는 것으로 입증되었으며, 그에 따라 IT 전문가들이 선호하는 기술로 자리매김했습니다.
가상화는 하나의 물리적 시스템의 리소스를 공유하면서 여러 OS와 소프트웨어 애플리케이션이 동시에 실행되도록 합니다. 예를 들어 동일한 서버에서 OS의 Linux와 Windows 버전을 모두 실행하면서 여러 애플리케이션을 실행할 수 있습니다. 개발자는 각 애플리케이션과 관련 파일, 종속성, 라이브러리(OS 카피본 포함)를 가상 머신으로 패키징할 수 있습니다. 하나의 물리적 머신에서 여러 VM을 실행하면 초기 자본 지출, 경상비, 에너지 비용 등을 대폭 절감할 수 있습니다.
반면 컨테이너화는 컴퓨팅 리소스를 효율적으로 사용합니다. 컨테이너는 실행 가능한 소프트웨어 패키지를 생성하며, 이 패키지는 애플리케이션 코드와 그 실행에 필요한 관련 구성 파일, 종속성, 라이브러리 등을 번들로 제공합니다. 하지만 VM과 달리 컨테이너는 OS 카피본에서 번들로 제공하지 않습니다. 대신 개발자는 호스트 시스템의 OS에 런타임 엔진을 설치하므로, 모든 컨테이너가 비슷한 운영 체제를 공유하도록 하는 통로 역할을 담당하게 됩니다.
앞서 설명한 대로, 개발자들은 컨테이너를 경량으로 표현하곤 하는데, 그 이유는 호스트 시스템의 OS 커널을 공유하면서도 각 애플리케이션 내에서 운영 체제 오버헤드가 필요하지 않기 때문입니다. 아울러, 다른 컨테이너 계층(공통 라이브러리 및 휴지통)을 여러 컨테이너 간에 공유할 수 있으며, 이는 컨테이너의 경우 가상 머신보다 적은 용량이 필요하고 시작 시간도 더 빠르다는 것을 의미합니다.
그러므로 여러 컨테이너가 비슷한 컴퓨터 용량에서 하나의 가상 머신으로 실행될 수 있으며, 그 결과 서버 효율성이 향상되고 라이센스 및 유지 보수 등의 연관 비용은 절감되는 것입니다.
컨테이너화는 소프트웨어 개발의 최신 동향에 해당하는 것으로, 이를 도입하면 규모와 속도 면에서 엄청난 성장을 거둘 수 있습니다. 지지자들에 따르면, 개발자들이 소프트웨어와 애플리케이션을 이전의 그 어떤 방법보다 더 빠르고 안전하게 생성하여 구축할 수 있다고 합니다. 비록 비용이 많이 들지만, 업계에서는 환경이 발전하고 성숙함에 따라 컨테이너화에 따르는 비용이 감소할 것으로 예상하고 있습니다.
애플리케이션 컨테이너 기술이 기업과 업계 전반에서 널리 확산되어 있으며, 가까운 미래에 급속도로 성장할 것으로 보입니다. 대다수 기업들은 컨테이너화 아키텍처가 제공하는 혜택을 누리기 위해 이미 애플리케이션의 클라우드 네이티브 컨테이너화를 시작했거나 기존의 모놀리식 환경을 컨테이너로 분해하고 있습니다.
지금까지 컨테이너화에 대한 몇 가지 인사이트와 엔터프라이즈 환경에서의 혜택과 장단점에 대해 살펴보았습니다. 또한 Docker 컨테이너 기술에 대해 알아보고 컨테이너화와 가상화의 차이에 대해서도 확인했습니다.
보안 및 웹 애플리케이션 분리를 위해 가상화에 크게 의존하는 상황이라면 컨테이너화의 혜택을 누려볼 것을 권장합니다.
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