Kubernetes는 동급 최고 수준으로 평가받는 컨테이너 오케스트레이션 솔루션이며, Docker는 가장 널리 사용되는 컨테이너화 플랫폼입니다. 두 기술은 종종 서로 대체 가능한 솔루션처럼 비교되지만, 실제로는 직접적인 경쟁 관계가 아닙니다. Docker는 컨테이너 기술 플랫폼이고, Kubernetes는 Docker와 같은 플랫폼을 관리하는 컨테이너 오케스트레이터입니다. 실제로 Kubernetes는 종종 Docker와 같은 컨테이너 런타임에 의존해 작동하기 때문에, 이 두 기술은 서로를 보완하는 관계라고 할 수 있습니다.
그렇다면 Docker와 Kubernetes의 차이는 무엇일까요? 이 글에서는 Kubernetes와 Docker의 관계를 살펴보고, 흔히 오해하기 쉬운 부분을 바로잡으며, 사람들이 Docker와 Kubernetes를 비교할 때 실제로 어떤 점에 중점을 두는지 설명하겠습니다.
Kubernetes와 Docker: 컨테이너화 이해하기
Docker를 이야기하려면 먼저 컨테이너 개념부터 이해해야 합니다.
컨테이너는 애플리케이션 개발에서 발생하는 핵심 문제를 해결합니다. 개발자는 일반적으로 로컬 개발 환경에서 코드를 작성하지만, 이를 프로덕션 환경으로 옮기면 문제가 발생하곤 합니다. 로컬에서는 완벽하게 동작하던 코드가 운영 환경에서는 운영체제(OS), 종속성, 라이브러리의 차이로 인해 제대로 작동하지 않는 경우가 많습니다.
이 문제를 해결한 것이 바로 다중 컨테이너 구조입니다. 컨테이너는 코드를 실행되는 기반 인프라로부터 분리해 어떤 환경에서도 일관된 방식으로 실행될 수 있도록 합니다. 개발자는 애플리케이션 실행에 필요한 모든 바이너리와 라이브러리를 하나의 작은 컨테이너 이미지로 패키징할 수 있습니다. 프로덕션 환경에서 이러한 컨테이너는 컨테이너화 플랫폼이 설치된 어떤 컴퓨터에서도 실행할 수 있습니다.
왜 가상 머신(VM) 대신 컨테이너를 사용할까?
컨테이너와 컨테이너 플랫폼을 관리하는 것은 기존의 가상화 방식보다 여러 가지 이점이 있습니다.
컨테이너는 매우 가볍고 효율적입니다. 애플리케이션과 실행에 필요한 바이너리 및 라이브러리 정의만 있으면 됩니다. 반면 가상 머신(VM)은 각 인스턴스마다 운영체제 전체 복사본을 필요로 합니다. 그러나 컨테이너는 커널 수준에서 격리가 이루어지기 때문에 별도의 게스트 OS가 필요하지 않습니다.
또한 컨테이너 이미지의 레이어는 캐시되고 재사용되므로, 유사한 컨테이너가 동일한 종속성을 중복 저장할 필요가 없습니다. 덕분에 이미지가 불필요하게 커지는 것을 방지하고 저장 공간을 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 노드(Node)와 익스프레스(Express)로 구동되는 세 개의 애플리케이션이 있다면 각각의 프레임워크를 세 번 설치할 필요가 없습니다. 이 컨테이너들은 공통 바이너리와 라이브러리를 공유할 수 있습니다.
이처럼 애플리케이션을 독립적인 환경에 캡슐화하면 배포 속도도 빨라지고, 개발 환경 간의 일관성을 유지하며, 무한한 확장성을 확보할 수 있습니다.
Docker란 무엇인가?
Docker는 현재 가장 널리 사용되는 컨테이너 기술로, 사이트 신뢰성 엔지니어(SRE), 개발·운영팀 및 개발, 보안 및 운영팀, 개발자, 테스터, 시스템 관리자 등 다양한 기술 전문가들이 이를 활용하고 있습니다.
Docker는 시장에 적절한 시기에 등장했고, 초기부터 오픈소스로 제공되었기 때문에 현재의 시장 지배력을 확보하게 되었습니다. Flexera의 2023년 스테이트 오브 더 클라우드(State of the Cloud) 보고서에 따르면, 현재 39%의 기업이 AWS 환경에서 Docker를 사용하고 있으며, 그 수는 계속 증가하고 있습니다.
Docker의 주요 기능
대부분의 사람들이 Docker라고 할 때, 이는 실제로 컨테이너를 빌드하고 실행하는 런타임인 Docker 엔진을 의미합니다. 그러나 Docker 컨테이너를 실행하려면 먼저 Dockerfile로 시작하여 컨테이너를 빌드해야 합니다.
- Dockerfile: 기본 OS, 설치할 패키지, 파일 경로, 노출 포트 등 컨테이너 이미지를 빌드하는 데 필요한 모든 내용을 정의합니다.
- Docker 이미지: 컨테이너 실행에 사용되는 청사진으로, 정적이고 변경 불가능하지만 자유롭게 이동시킬 수 있습니다. Dockerfile이 준비되면, 이를 이용해 Docker 이미지를 빌드하고 그 이미지를 Docker 엔진에서 실행할 수 있습니다.
- Docker Hub: 이미지를 공유하고 재사용할 수 있는 공개 레지스트리입니다.
Kubernetes란 무엇인가?
Kubernetes는 세부 내용을 모두 이해하려 하면 복잡해 보이지만, 본질적인 기능은 단순합니다. Kubernetes는 Google에서 개발되어 현재 클라우드 네이티브 컴퓨팅 재단(CNCF, Cloud Native Computing Foundation)에서 관리하고 있는 강력한 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼입니다. 이 플랫폼은 여러 머신으로 구성된 클러스터 전반에 걸쳐 컨테이너화된 애플리케이션의 배포, 확장, 관리를 자동화합니다.
예를 들어, 시스템을 ‘컨테이너 이미지 A 3개, 컨테이너 이미지 B 2개를 실행하는 형태’로 구성하고 싶다면, Kubernetes가 그 상태를 자동으로 구현합니다. Kubernetes는 원하는 상태(desired state)와 현재 상태(actual state)를 지속적으로 비교하여 두 상태가 다를 경우 자동으로 수정해 일치시킵니다.
Kubernetes는 현재 컨테이너 오케스트레이션 및 분산 애플리케이션 배포의 표준으로 자리 잡은 시장 선도 기술입니다. 공용 클라우드 서비스나 온프레미스 환경 어디서든 실행할 수 있으며, 고도로 모듈화된 구조와 오픈소스 기반, 그리고 활발한 커뮤니티를 갖추고 있습니다. 기업 규모에 관계없이 다양한 조직이 Kubernetes에 투자하고 있으며, 많은 클라우드 서비스 제공업체들이 Kubernetes 기반 서비스를 제공합니다. Sumo Logic은 Kubernetes 애플리케이션을 비롯한 모든 오케스트레이션 기술을 지원합니다.
Kubernetes 아키텍처의 주요 구성 요소
Kubernetes는 서로를 직접 인식하거나 의존하지 않는 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 이 구성 요소들은 API 서버를 통해 서로 통신합니다. 각 구성 요소는 자체 기능을 수행하며, 이후 모니터링을 위해 수집할 수 있는 메트릭스(metrics)를 제공합니다. 이 구성 요소들은 크게 세 가지 부분으로 구분할 수 있습니다.
- 컨트롤 플레인(Control Plane): 컨트롤 플레인 또는 마스터 노드라고도 하며, API 서버, 스케줄러, 컨트롤러 매니저 등의 구성 요소를 통해 클러스터의 활동을 오케스트레이션합니다.
- 노드(Node): 워크로드를 실행하는 물리적 또는 가상 머신으로, Kubernetes 클러스터의 전체 연산 능력을 구성합니다. 노드는 컨테이너가 실제로 배포되어 실행되는 장소이며, 애플리케이션이 동작하는 물리적 인프라입니다.
- 파드(Pod): Kubernetes 클러스터에서 배포 가능한 가장 작은 단위로, 일반적으로 하나의 컨테이너를 포함합니다. 클러스터를 정의할 때 파드가 사용할 CPU, 메모리 등 리소스 제한을 설정합니다. 스케줄러는 이 정의를 기반으로 파드를 어떤 노드에 배치할지 결정합니다. 하나의 파드에 여러 컨테이너가 포함되면 필요한 리소스를 정확히 예측하기 어려워져 스케줄러가 적절히 파드를 배치하기 어렵게 됩니다.
Docker와 Kubernetes: 두 가지 모두 필요할까?
Docker는 Kubernetes 없이도 사용할 수 있지만, Kubernetes가 작동하려면 Docker, containerd, CRI-O와 같은 컨테이너 런타임에 의존해야 합니다. 대부분의 프로덕션 환경에서는 Kubernetes와 Docker의 조합이 일반적입니다.
반면 개발 환경에서는 Kubernetes 없이 Docker 단독 사용이 흔하고, 프로덕션 환경에서는 Docker 대신 다른 런타임을 사용하는 Kubernetes 구성이 점점 늘고 있습니다.
Docker Compose와 Kubernetes
Docker Compose와 Kubernetes는 모두 컨테이너 오케스트레이션 프레임워크입니다. 하지만 두 기술의 가장 큰 차이는 Kubernetes가 여러 대의 가상 또는 실제 머신에서 컨테이너를 실행할 수 있는 반면, Docker Compose는 단일 호스트 머신에서만 컨테이너를 실행할 수 있다는 점입니다.
Kubernetes와 Docker Swarm
사람들이 ‘Kubernetes와 Docker’를 언급할 때, 이는 사실상 ‘Kubernetes와 Docker Swarm‘을 지칭하는 것입니다. Docker Swarm은 Docker의 기본 오케스트레이션 도구로, Docker 생태계에 긴밀히 통합되어 있으며 자체 API를 사용한다는 장점이 있습니다.
대부분의 스케줄러와 마찬가지로 Docker Swarm은 서버 클러스터 전반에 걸친 다수의 컨테이너를 관리할 수 있습니다. 또한 필터링 및 스케줄링 시스템을 통해 클러스터 내에서 컨테이너를 배포하기에 가장 적합한 노드를 선택합니다.
오케스트레이션 시스템이 중요한 이유
Docker 컨테이너가 폭발적으로 확산되면서 새로운 문제가 등장했습니다.
- 여러 컨테이너를 어떻게 조정하고 스케줄링할 것인가?
- 어떻게 다운타임 없이 애플리케이션을 원활하게 업그레이드할 것인가?
- 어떻게 애플리케이션의 상태를 모니터링하고, 장애 발생 시 자동으로 재시작할 시점을 파악할 것인가?
이러한 과제를 해결하기 위해 Kubernetes, Mesos, Docker Swarm과 같은 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼이 등장했습니다. 이 도구들은 여러 대의 머신을 하나의 거대한 머신처럼 동작하도록 만듭니다. 이는 대규모 환경에서 매우 중요합니다.
실제로 대규모 프로덕션 환경에서 컨테이너를 관리하는 일은 간단하지 않습니다. 따라서 다수의 컨테이너를 운영할 때는 다음과 같은 이유로 오케스트레이션 시스템이 필요합니다.
- 대량의 컨테이너와 사용자를 동시에 관리.하나의 애플리케이션이 수천 개의 컨테이너와 사용자를 동시에 처리하는 경우, 이 상호작용을 효율적으로 관리하려면 이를 위해 설계된 종합적인 시스템이 필요합니다.
- 컨테이너와 사용자 간의 서비스 검색 및 통신을 관리합니다. 사용자가 컨테이너를 어떻게 찾고, 어떻게 연결을 유지할 수 있을까요? 각 마이크로서비스에 개별적인 서비스 검색 기능을 내장하는 것은 중복적일 뿐 아니라 비효율적입니다. 이 방식은 대규모 환경에서 심각한 지연 또는 정체를 유발할 수 있습니다.
- 효율적인 부하(load) 분산. 임시적이거나 비조직적인 환경에서는 컨테이너 수준의 부하가 그 순간의 사용자 요구에 따라 크게 달라지므로 서버 수준에서 심한 부하 불균형이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 컨테이너와 시스템 리소스가 비효율적으로 할당되고, 가용성이 제한되어 시스템 병목이 발생합니다. 부하 분산 기능은 혼란에 가까운 이러한 상황을 질서 있게 정리하고 리소스를 효율적으로 분배합니다.
- 인증 및 보안. Kubernetes와 같은 오케스트레이션 시스템은 애플리케이션 수준이 아닌 인프라 수준에서 인증 및 보안 관리를 손쉽게 수행하고, 애플리케이션 전반에 걸쳐 일관된 정책을 적용할 수 있습니다.
- 멀티플랫폼 배포. 멀티플랫폼·멀티클라우드 환경에서는 컨테이너 동작, 마이크로서비스 가용성, 동기화를 조정하는 일이 매우 복잡합니다.
오케스트레이션 시스템은 컨테이너 기반 애플리케이션의 다이내믹하고 포괄적인 인프라로 작동하며, 컨테이너 기반 애플리케이션이 조직적이고 보호된 환경에서 외부 시스템과의 상호작용이 원활하게 이루어질 수 있도록 합니다.
Kubernetes는 이러한 특성과 모듈형 아키텍처, 활발한 커뮤니티 덕분에 현재 컨테이너 오케스트레이션의 대표적인 선택지로 자리 잡았습니다.
Docker와 Kubernetes의 관계
Kubernetes와 Docker는 모두 컨테이너화된 애플리케이션을 효율적으로 관리하고 강력한 기능을 제공하는 사실상의 종합 솔루션입니다. 이로 인해 다소 혼란이 생기기도 합니다. 현재 ‘Kubernetes’라는 단어는 Kubernetes를 기반으로 한 전체 컨테이너 환경을 지칭하는 약칭으로 사용되기도 합니다. 그러나 실제로 이 둘은 직접 비교할 수 있는 관계가 아니며, 서로 다른 기원에서 출발했고, 해결하고자 하는 목적도 다릅니다.
Docker는 Docker 컨테이너를 빌드, 배포, 실행하기 위한 플랫폼이자 도구 모음으로, Docker Desktop, Docker CLI, Docker Daemon 등의 구성 요소를 포함합니다.
반면 Kubernetes는 Docker Swarm보다 더 확장된 수준의 Docker 컨테이너 오케스트레이션 시스템으로, 대규모 노드 클러스터를 관리하고 조정합니다. Kubernetes는 파드(Pod) 개념을 중심으로 작동합니다. 파드는 스케줄링 단위로서 하나 이상의 컨테이너를 포함할 수 있으며, Kubernetes 생태계 내에서 여러 노드에 분산되어 고가용성(High Availability)을 제공합니다. Kubernetes 클러스터에서 Docker 빌드를 실행하는 것은 어렵지 않지만, Kubernetes 자체는 완전한 솔루션이라기보다 플러그인과 확장 기능을 통해 완성되는 플랫폼입니다.
결국 Kubernetes와 Docker는 근본적으로 다른 기술이지만, 서로 매우 잘 연동되며 상호 보완적입니다. 두 기술 모두 분산 아키텍처에서 컨테이너의 관리와 배포를 효율화한다는 공통된 목적을 가지고 있습니다.
Kubernetes 없이 Docker를 사용할 수 있을까?
Docker는 일반적으로 Kubernetes 없이도 사용됩니다. Kubernetes는 다양한 이점을 제공하지만, 그만큼 복잡하기로도 유명합니다. 따라서 Kubernetes를 구축하고 운영하는 과정에서 불필요한 부담이 발생하는 경우도 많습니다.
특히 개발 환경에서는 Kubernetes와 같은 오케스트레이터 없이 Docker 단독으로 사용하는 경우가 흔합니다. 프로덕션 환경에서도 컨테이너 오케스트레이터의 이점이 추가 복잡도를 감수할 만큼 크지 않을 때는 Kubernetes를 도입하지 않는 것이 더 효율적일 수 있습니다. 또한 AWS, GCP, Azure와 같은 공용 클라우드 서비스들이 기본적인 오케스트레이션 기능을 제공하기 때문에, 별도의 Kubernetes를 운영하는 복잡함을 피할 수 있습니다.
Docker 없이 Kubernetes를 사용할 수 있을까?
Kubernetes는 컨테이너 오케스트레이터이기 때문에 컨테이너를 관리하기 위해서는 반드시 컨테이너 런타임이 필요합니다. Kubernetes는 일반적으로 Docker와 함께 사용되지만, 사실상 어떤 컨테이너 런타임과도 연동이 가능합니다. 예를 들어 RunC, CRI-O, containerd는 Kubernetes와 함께 배포할 수 있는 대표적인 컨테이너 런타임입니다. CNCF는 승인된 컨테이너 런타임 목록을 공식 웹사이트의 Ecosystem Landscape 페이지에서 관리하며, Kubernetes 문서에서도 ContainerD와 CRI-O를 사용하는 설치 및 설정 방법을 자세히 안내하고 있습니다.
결론: Docker와 Kubernetes는 함께할 때 가장 강력하다
그렇다면 최선의 선택은 무엇일까? 이건 함정 질문이 아닙니다. 답은 분명합니다 — 둘 다입니다.
Kubernetes는 다양한 컨테이너 소스와 런타임을 사용할 수 있지만, 본래 Docker와의 연동을 염두에 두고 설계되었으며, 공식 문서의 상당 부분도 Docker 환경을 기준으로 작성되어 있습니다.
함께 사용할 때 Docker와 Kubernetes는 다음과 같은 강력한 이점을 제공합니다.
- 신뢰성과 일관성을 갖춘 컨테이너 배포
- 컨테이너 런타임 인터페이스의 중앙 집중식 관리
- 자동 장애 복구 기능을 갖춘 복원력 있는 인프라
- 대규모 클라우드 네이티브 애플리케이션 지원
즉, Docker와 Kubernetes의 관계는 ‘Kubernetes와 Docker의 대결’이 아니라, 항상 ‘Kubernetes와 Docker의 협력’이며, 오늘날 그 사실은 더욱 분명해지고 있습니다. 현대적인 컨테이너 기술을 다루는 모든 팀에게 Docker와 Kubernetes를 함께 도입하는 것은 분산 애플리케이션을 구축하고 운영하기 위한 가장 안정적이고 확장 가능한 기반이 됩니다.
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