20편. 컨테이너란 무엇인가? - VM을 넘어서 Docker로 진화한 가상화 기술

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20편. 컨테이너란 무엇인가? - VM을 넘어서 Docker로 진화한 가상화 기술

 

📚 목차
1. 가상화란 무엇인가? - 물리 서버를 나누는 기술
2. 하이퍼바이저(Hypervisor)란? - 가상머신을 만드는 핵심 중개자
3. VM vs 컨테이너 - 무거운 시스템과 가벼운 프로세스의 차이
4. 컨테이너(Container)란? - 격리된 앱 실행 환경과 Docker의 역할
✔ 마무리 - 컨테이너가 현대 개발에서 중요한 이유

 

오늘날 소프트웨어 개발에서 가장 자주 언급되는 기술 중 하나는 Docker입니다.

처음에는 단순히 '배포 도구'로 인식되기도 하지만, 사실 이 기술은 운영체제의 작동 방식과 깊이 연결되어 있으며, 가상화 기술의 진화라는 맥락 속에서 이해되어야 합니다.

이 글에서는 Docker의 명령어보다는, 왜 컨테이너가 필요한가, 가상머신(VM)과 무엇이 다른가, 그리고 컨테이너 구조가 어떤 장점을 제공하는가에 집중합니다.

 

1. 가상화란 무엇인가? - 물리 서버를 나누는 기술

– 하나의 컴퓨터를 여러 대처럼 쓰는 기술

 

🟦 왜 가상화가 필요한가?

과거에는 하나의 서비스를 운영하기 위해 물리적인 컴퓨터(서버)를 별도로 준비해야 했습니다.

 

예를 들어, 회사에서 메일 서버, 데이터베이스 서버, 웹 서버를 운영하려면 각각 다른 물리 서버가 필요했습니다.

그래서 3개의 서비스를 위해 실제로 3대의 컴퓨터를 구매하고, 각각 따로 전원을 연결하고 운영체제를 설치해야 했습니다.

 

하지만 이 방식에는 큰 문제가 있습니다.

🔸자원 낭비

실제로는 CPU나 메모리 사용률이 20~30%밖에 되지 않는 경우도 많습니다.

 

🔸유지 비용 증가

컴퓨터가 많을수록 공간, 전력, 냉각 비용이 늘어나고, 물리적으로 장애가 날 위험도 증가합니다.

🔸확장 한계

새로운 서비스가 필요할 때마다 새 컴퓨터를 구매해야 하니, 비용과 시간이 모두 낭비됩니다.

 

이러한 비효율을 해결하기 위해 등장한 기술이 바로 가상화(Virtualization)입니다.

 

🟦 가상화란? – 물리 서버 한 대를 여러 대처럼 나눠 쓰는 기술

가상화는 말 그대로, 물리적으로는 하나인 컴퓨터를 논리적으로 여러 대처럼 나누는 기술입니다.

즉, 실제 하드웨어는 하나인데, 그 위에서 마치 여러 대의 독립된 컴퓨터가 돌아가는 것처럼 만들어주는 기술입니다.

이를 통해 우리는 한 대의 서버에 여러 개의 운영체제를 동시에 설치하고, 각기 다른 서비스를 서로 간섭 없이 실행할 수 있습니다.

🔸서버를 더 사지 않아도 되고

🔸자원을 효율적으로 분배할 수 있으며

🔸운영도 유연하게 할 수 있게 됩니다.

 

🟦 비유로 이해하기 – 큰 아파트에 여러 세입자가 사는 구조

가상화 기술은 비유를 통해 보면 훨씬 더 직관적으로 이해할 수 있습니다.

🔸건물(물리 서버)은 하나뿐입니다.

🔸하지만 각 세입자(가상 서버)는 자신만의 방에서 생활하며, 자신의 가구(운영체제), 전자제품(애플리케이션)을 가지고 있습니다.
🔸각 세입자는 서로 간섭 없이 살아가고, 누구 하나가 이사 간다고 해서 다른 사람에게 영향이 가지 않습니다.

 

이처럼, 가상화는 하나의 컴퓨터를 논리적으로 여러 사용자에게 나눠주는 방식으로, 자원의 활용도는 높이고, 비용은 줄이며, 관리 효율성도 극대화하는 데 목적이 있습니다.

 

2. 하이퍼바이저란? - 가상머신을 만드는 핵심 중개자

– 가상머신을 만드는 핵심 기술

 

🟦 가상화를 가능하게 만드는 실체, 하이퍼바이저

앞서 살펴본 ‘가상화’는 하나의 컴퓨터를 여러 대처럼 사용하는 개념입니다.

그런데 이 개념을 실제로 구현하려면 하드웨어와 운영체제 사이에서 가상의 컴퓨터를 만들어주는 기술이 필요합니다.

바로 그 역할을 하는 것이 하이퍼바이저(Hypervisor)입니다.

 

하이퍼바이저는 하나의 물리적 컴퓨터 위에 여러 개의 가상 머신(VM, Virtual Machine)을 만들어 주는 기술의 핵심입니다.

 

각 가상 머신은 운영체제를 따로 설치하고, 독립적으로 동작할 수 있으며, 마치 진짜 컴퓨터처럼 작동합니다.

이렇게 하이퍼바이저 덕분에 우리는 하나의 물리 서버만으로 수십, 수백 개의 가상 컴퓨터를 운영할 수 있게 된 것입니다.

 

🟦 하이퍼바이저의 두 가지 종류

하이퍼바이저는 어디에 설치되느냐에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다.

✔️Type 1: 베어메탈 하이퍼바이저 (Bare-metal)

🔸하드웨어 위에 직접 설치되는 방식

🔸운영체제 없이 곧바로 하이퍼바이저가 하드웨어를 제어

🔸고성능 서버 환경에서 많이 사용됨
🔸예: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Xen

Type 1: 베어메탈 하이퍼바이저

 

✔️Type 2: 호스트형 하이퍼바이저 (Hosted)

🔸기존 운영체제(Windows, macOS, Linux) 위에서 실행됨

🔸하이퍼바이저가 일반 애플리케이션처럼 동작

🔸개발/테스트용 개인 PC에서 많이 사용
🔸예: VirtualBox, VMware Workstation

Type 2: 호스트형 하이퍼바이저

 

입문자 입장에서 가장 친숙한 형태는 Type 2입니다.

내 노트북에 VirtualBox를 설치해서 우분투를 띄우는 것이 바로 Type 2 하이퍼바이저의 예입니다.

 

🟦 가상머신 구조는 어떻게 생겼을까?

하이퍼바이저가 가상 머신을 어떻게 구성하는지 간단한 구조를 통해 살펴보겠습니다.

가상머신 구조

여기서 각 게스트 OS는 자기만의 커널과 파일 시스템을 갖고 있습니다.

즉, 게스트 OS는 서로 다른 운영체제를 실행할 수 있으며, 완전히 독립된 컴퓨터처럼 동작합니다.

이것이 바로 가상화 기술의 핵심적인 장점입니다.

 

🟦 VM의 장점과 한계

✔️ 장점

🔸서로 다른 운영체제를 한 대의 물리 서버 위에서 동시에 실행할 수 있습니다.

🔸시스템 간의 격리 수준이 높아 보안과 안정성이 좋습니다.

🔸특정 환경이 필요한 테스트나 실험을 독립적으로 수행할 수 있습니다.

     예를 들어, 하나의 서버에서 Windows용 앱과 Linux용 서버를 동시에 운영할 수 있습니다.

 

✔️ 단점

🔸각각의 VM은 운영체제를 통째로 설치해야 하므로 무겁고 느립니다.

🔸자원이 중복 사용됩니다.

     예: 각 VM이 자신만의 커널, 드라이버, 시스템 파일을 가지고 있음

🔸부팅 속도도 느리고, 디스크 용량도 많이 차지합니다.

 

이런 한계점 때문에 “더 가볍고 빠른 대안”이 필요했고, 그 답으로 등장한 것이 바로 컨테이너(Container)입니다.

컨테이너는 운영체제를 통째로 복제하지 않으면서도 격리된 실행 환경을 제공합니다.

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3. VM vs 컨테이너 - 무거운 시스템과 가벼운 프로세스의 차이

– 하드웨어 vs OS 레벨 가상화

 

🟦 가상머신의 한계, 컨테이너의 등장

앞서 살펴본 가상화 기술(VM)은 여러 운영체제를 동시에 실행할 수 있는 강력한 수단입니다. 하지만 현실에서는 다음과 같은 한계도 존재합니다.

🔸 VM은 운영체제를 통째로 올려야 하므로 무겁고 느립니다.

🔸 부팅 시간도 오래 걸리고, 하나의 앱을 띄우기 위해 수 기가바이트의 이미지를 내려받는 건 비효율적입니다.
🔸 자원이 중복 사용됩니다. 예: 여러 VM이 각자 리눅스 커널을 따로 가지고 있음.

 

이런 문제들을 해결하기 위해 더 가볍고 빠른 가상화 방식이 등장했는데, 그게 바로 오늘날 우리가 자주 사용하는 컨테이너(Container)입니다.

 

컨테이너는 ‘운영체제 수준(OS 레벨)에서 이루어지는 가상화 기술’입니다.

하이퍼바이저 없이도 격리된 실행 환경을 만들 수 있습니다.

 

컨테이너는 운영체제를 흉내 내는 VM과 달리, 앱이 동작할 환경만을 격리해서 제공합니다.

이 덕분에 속도, 용량, 배포 효율에서 큰 이점을 갖고 있으며, 현대의 마이크로서비스 아키텍처나 DevOps, 클라우드 환경에 매우 적합한 방식으로 자리 잡았습니다.

 

🟦 VM과 컨테이너 구조 비교

컨테이너의 구조를 이해하려면, 먼저 VM과 비교해 보는 것이 가장 좋습니다.

 

✔️ 가상머신(VM)의 구조

가상머신(하드웨어 가상화)는 하이퍼바이저(VMM)가 물리 하드웨어 위에서 직접 실행되며, 이 위에서 여러 개의 가상 머신이 각기 다른 운영체제를 구동합니다.
각 VM은 자신만의 커널과 운영체제를 갖고 있어 높은 보안성과 격리성을 제공합니다.
다만, 운영체제 전체를 포함하므로 자원 소모가 크고 부팅 시간이 오래 걸리는 단점이 있습니다.

가상머신(VM)의 구조 개념

✔️ 컨테이너의 구조

컨테이너(OS 레벨 가상화)는 컨테이너가 호스트 OS의 커널을 공유하며 독립적인 사용자 공간에서 애플리케이션을 실행하는 방식입니다.
운영체제 전체가 아닌 필요한 요소만 포함하기 때문에 가볍고 빠르게 실행되며, 수십 개의 컨테이너를 하나의 서버에서 동시에 구동할 수 있습니다.
하지만 커널을 공유하기 때문에 VM에 비해 보안 격리 측면에서는 다소 취약할 수 있습니다.

컨테이너의 구조 개념

🟦 왜 컨테이너가 더 빠르고 가벼운가?

🔸부팅이 빠릅니다

VM은 게스트 OS 전체를 부팅해야 하지만, 컨테이너는 기존 커널을 공유하므로 몇 초 이내에 바로 실행됩니다.

🔸이미지 크기가 작습니다

OS 전체가 포함된 VM 이미지와 달리, 컨테이너는 필요한 라이브러리와 앱 코드만 포함하므로 훨씬 작고 가볍습니다.

🔸자원 사용이 효율적입니다

커널과 메모리를 공유하므로, 수십 개의 컨테이너를 하나의 서버에서 효율적으로 실행할 수 있습니다.

 

4. 컨테이너란? - 격리된 앱 실행 환경과 Docker의 역할

– Docker로 실행되는 격리된 앱 환경

 

🟦 컨테이너의 정의 – “가벼운 가상 컴퓨터가 아니다”

컨테이너는 흔히 "가상머신보다 가볍다"고 표현되지만, 단순한 작은 컴퓨터는 아닙니다.

컨테이너는 정확히 말하면, 하나의 프로세스(앱)가 격리된 환경에서 실행되도록 만든 시스템입니다.

즉, 컨테이너는 “격리된 프로세스 집합”입니다.

운영체제의 핵심 자원인 파일 시스템, 네트워크, 환경 변수, 사용자 계정 등을 각각 독립적으로 할당받기 때문에, 외부 프로세스나 다른 컨테이너와 서로 간섭하지 않고 동작합니다.

 

🟦 VM과의 차이점

🔸 가상머신(VM)은 실제로 하나의 전체 운영체제를 흉내 내며 동작합니다.

      → 독립된 커널, 파일 시스템, 부팅 과정이 모두 포함됨

🔸 컨테이너는 운영체제의 커널은 호스트와 공유하지만, 실행되는 프로세스와 그 환경만 독립적으로 구성됩니다.

 

컨테이너는 결국 “앱이 돌아갈 수 있는 최소한의 환경만 빠르게 만들어주는 도구”입니다.

 

🟦 Docker란 무엇인가? – 컨테이너를 누구나 쉽게

Docker는 컨테이너라는 강력한 기술을 직관적인 명령어와 자동화된 인터페이스로 포장한 플랫폼입니다.

이제 개발자는 복잡한 커널 설정 없이도, 간단한 명령어만으로 컨테이너를 만들고 실행할 수 있습니다.

Docker는 다음과 같은 핵심 기능을 제공합니다:

🔸 이미지(Image)

애플리케이션과 그 실행 환경을 통째로 패키징한 파일입니다.

→ 내가 만든 앱과 필요한 라이브러리, 설정 파일 등이 모두 포함됩니다.

🔸 컨테이너(Container)

이미지를 기반으로 실행되는 격리된 애플리케이션 실행 환경입니다.

→ 이미지가 설계도라면, 컨테이너는 그 설계도로 만들어진 실제 공간입니다.

🔸 명령어 도구

docker run, docker build, docker exec 등 직관적이고 강력한 명령어들을 제공합니다.

→ 복잡한 설정 없이도 손쉽게 컨테이너를 관리할 수 있습니다.

🔸 배포 기능

컨테이너는 OS에 의존하지 않기 때문에, 어디서든 실행 가능합니다.

→ 동일한 이미지를 여러 서버에 똑같이 배포할 수 있어 이식성이 매우 높습니다.

 

🟦 실습 예시: 간단한 컨테이너 실행

# 1. Hello World 컨테이너 실행
docker run hello-world

# 2. Nginx 웹서버 실행
docker run -d -p 8080:80 nginx

이처럼 Docker는 단 한 줄의 명령어만으로도 앱을 실행하고, 서버에 배포할 수 있게 해줍니다.

 

🟦 개발 환경의 통일 – "내 컴에선 되는데?" 문제를 해결하다

Docker가 널리 사랑받는 가장 큰 이유 중 하나는 바로 환경 불일치 문제를 해결해 준다는 점입니다.

예를 들어

▸개발자는 Windows에서 개발
▸서버는 Ubuntu Linux

▸테스터는 macOS 사용 중이라면?

이 상황에서 직접 코드를 복사해 실행한다면 운영체제마다 설정이 달라 오류가 발생할 수 있습니다.

 

하지만 Docker 컨테이너는 어디서든 동일한 환경을 제공하기 때문에, 개발 환경과 운영 환경의 차이로 인한 문제를 원천적으로 막을 수 있습니다.

docker build -t my-web-app .
docker run -d -p 3000:3000 my-web-app

이런 이식성과 재현 가능성 덕분에 Docker는 DevOps, 클라우드, 마이크로서비스의 핵심 기술로 자리 잡았습니다.

✔ 마무리 - 컨테이너가 현대 개발에서 중요한 이유

컨테이너는 운영체제를 통째로 복제하지 않고도, 애플리케이션 실행에 필요한 환경만 격리해 제공하는 가볍고 효율적인 가상화 기술입니다.

Docker 같은 도구 덕분에 누구나 쉽게 컨테이너를 만들고 실행할 수 있으며, 이는 개발과 운영 간의 격차를 줄이는 핵심 요소로 자리 잡았습니다.

🔸단일 서버에서 수십 개의 앱을 빠르게 실행할 수 있고
🔸이식성과 유연성이 높아, 클라우드 및 마이크로서비스 환경에 최적화되어 있습니다.

특히 개발자에게는 다음과 같은 이점이 큽니다:
🔸 개발, 테스트, 운영 환경 간 동일한 실행 환경을 보장해 디버깅이 쉬워지고
🔸 컨테이너를 활용한 빠른 테스트/배포 자동화(CI/CD)가 가능해집니다.
🔸 언어와 OS에 상관없이 협업 환경을 일관되게 유지할 수 있습니다.

 

컨테이너는 이제 단순한 배포 수단이 아니라, 현대 소프트웨어 개발의 기본 인프라입니다.

 

 

※ 게시된 글 및 이미지 중 일부는 AI 도구의 도움을 받아 생성되거나 다듬어졌습니다.

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