Docker & Kubernetes

도커 이미지의 레이어는 무엇인가?

떡쇠 2025. 1. 12. 17:54
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도커 이미지는 여러 개의 레이어(layer) 로 구성되어 있으며 각 레이어는 이미지의 특정 변경 사항을 나타낸다. 이러한 레이어들은 불변성(Immutability) 을 가지며 이전 레이어 위에 순차적으로 쌓여 최종 이미지를 형성한다. 레이어는 파일 시스템의 스냅샷(snapshots)이나 델타(delta) 변경 사항으로 생각할 수 있다.

 

레이어의 스냅샷(베이스 레이어)과 델타

스냅샷 (Snapshot)

  • 특정 시점의 전체 파일 시스템 상태를 그대로 저장한 “사진”과 같다.
  • Dorkerfile 의 FROM에 지정하는 기반 이미지가 베이스 레이어가 된다.

델타 (Delta)

  • 이전 상태와의 변경 사항만 기록하는 방식이다.
  •  베이스 이미지 위에 프로그램 설치, 파일 추가 등 변경된 부분만 별도의 레이어(델타 레이어)로 저장된다. 즉, Dorkerfile 의 FROM 외 부분이 델타 레이어

 

도커 이미지의 레이어 구조

베이스 레이어

  • 전체 운영체제 등의 스냅샷 역할을 하는 레이어

델타 레이어

  • 베이스 레이어 위에 추가되는 레이어로 패키지 설치나 애플리케이션 파일 복사와 같은 변경 사항만 기록한다.

최종 이미지

  • 도커 엔진은 Dockerfile의 각 명령어(FROM, RUN, COPY 등)에 의해 생성된 레이어들을 순차적으로 쌓아 하나의 최종 이미지를 만든다.
  • 최종 이미지는 여러 개의 레이어 파일들이 하나의 단일 파일로 합쳐지는 것이 아니라 도커 엔진의 메타데이터(매니페스트 파일)를 통해 순서대로 관리되고 컨테이너가 실행될 때 마치 하나의 파일 시스템처럼 보이도록 Union File System( OverlayFS)같은 기술로 결합한다.

 

최종 이미지를 간단한 Dockerfile 예시를 통한 설명

# 1. 베이스 이미지 선택
FROM ubuntu:20.04

# 2. 패키지 업데이트 및 Python3 설치
RUN apt-get update && apt-get install -y python3

# 3. 애플리케이션 코드 복사
COPY app.py /app/app.py

# 4. 실행 명령어 설정
CMD ["python3", "/app/app.py"]

이 Dockerfile을 빌드하면 다음과 같은 레이어가 생성된다.

  1. ubuntu:20.04 레이어: 베이스 이미지로 사용된 우분투 20.04의 파일 시스템 상태.
  2. RUN 명령어 레이어: 패키지 업데이트와 Python3 설치가 적용된 상태.
  3. COPY 명령어 레이어: app.py 파일이 /app/app.py로 복사된 상태.
  4. CMD 명령어 레이어: 컨테이너 실행 시 기본 명령어가 설정된 상태.

 

최종 이미지의 구조와 도커 레이어의 통합 원리

실제 레이어 파일

각 레이어는 실제로 별도의 파일(대개 압축된 tar 파일 등)로 존재한다.

 

매니페스트

도커 이미지는 매니페스트라는 메타데이터를 통해 각 레이어의 순서와 내용을 정의한다. 이 메타데이터는 어떤 레이어가 가장 밑에 있고 그 위에 어떤 레이어가 쌓였는지를 명시한다.

# 위 Dockerfile을 기반으로 빌드한 이미지의 매니페스트(manifest)를 단순화한 예시
{
  "schemaVersion": 2,
  "mediaType": "application/vnd.docker.distribution.manifest.v2+json",
  "config": {
    "mediaType": "application/vnd.docker.container.image.v1+json",
    "size": 7023,
    "digest": "sha256:abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890"
  },
  "layers": [
    {
      "mediaType": "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip",
      "size": 2812543,
      "digest": "sha256:layer1hashabcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef"
    },
    {
      "mediaType": "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip",
      "size": 153246,
      "digest": "sha256:layer2hashabcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef"
    },
    {
      "mediaType": "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip",
      "size": 87432,
      "digest": "sha256:layer3hashabcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef"
    },
    {
      "mediaType": "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip",
      "size": 1234,
      "digest": "sha256:layer4hashabcdef1234567890abcdef1234567890abcdef1234567890abcdef"
    }
  ]
}

schemaVersion

  • 스키마 버전은 매니페스트 포맷의 버전을 나타내며 Docker 분산 이미지 저장소(Distribution)의 v2 스키마를 사용한다.

config

  • 이 필드는 컨테이너 설정 정보를 담고 있는 JSON 객체의 메타데이터를 가리킨다.
  • "digest" 는 config 객체의 해시값을 나타내며 실제 이미지 설정(예: 환경 변수, 실행 명령어 등)이 포함되어 있다.

layers

  • layers 배열은 이미지가 구성된 각 레이어를 순서대로 나열한다.
  • 배열의 순서는 베이스 레이어부터 시작하여 위로 쌓이는 순서로 기록된다.
  • mediaType: "application/vnd.docker.image.rootfs.diff.tar.gzip"는 해당 레이어가 압축된 tar 파일 형태로 저장된 파일 시스템 변경사항(델타 레이어)임을 의미
  • size: 파일의 크기를 바이트 단위로 표시
  • digest: sha256 해시 알고리즘을 사용한 해시값 정보가 기록되어 있으며 이 정보는 도커 엔진이 각 레이어를 식별하고 결합하는 데 사용된다.
  •  

 

하나의 파일 시스템처럼 인식

도커 엔진은 컨테이너 실행 시 이러한 여러 레이어 파일들을 Union File System (예: OverlayFS)을 이용해 하나의 통합된 파일 시스템으로 병합하여 사용자에게 하나의 완성된 이미지처럼 보이게 한다.

 

즉, 실제로는 여러 개의 레이어 파일이 존재하지만 매니페스트에 정의된 순서대로 이들을 결합하여 마치 하나의 파일(또는 파일 시스템)처럼 동작한다.

 

 

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