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도커로 루비 온 레일즈 프로덕션 환경 구성하기
Hyeseong Kim

이직한 회사에서 루비 온 레일즈를 처음 쓰게 되어 스터디겸 파일럿 프로젝트를 진행하고 있다.

실제로 사용할 서비스이기 때문에 배포와 운영 단계까지 고려하고 있는데, 프로젝트를 Dockerize하여 docker-compose로 운영하는 방향으로 정했다.

Dockerfile 이미지를 만들고 docker-compose로 서비스를 정의하는 것은 레일즈 뿐 아니라 대부분의 웹 앱이 비슷한 구성을 따라가기 때문에 이번에 하고 있는 레일즈 서비스 구성 과정을 참고 삼아 남겨두려고 한다.

일반적인 웹 애플리케이션 구성

일반적인 웹 애플리케이션 구성

일반적으로(적어도 내가 봐온 것들 기준으로) 작은 규모의 웹 서비스는 위 그림같이 프록시, 앱(+런타임) 서버, 스토리지(File, DB, Cache 등)으로 구성된다.

대표적인 예시로, APM(Apach + PHP + MySQL) 또한 이 구성에서 크게 벗어나지 않는다. 다만, APM처럼 하나의 웹서버가 프록시와 앱 실행 역할을 둘 다 수행하고 있다면 두 개의 웹 서버로 분리해주는 것이 서비스 구성성(Composability) 확보에 도움이 된다.

여기서는 NGINX, Ruby on Rails, MariaDB의 단일 인스턴스로만 스택을 구성한다. 서비스 이름을 줄여서 각각 Web, App, DB 라고 별칭한다.

App 이미지 만들기

Dockerfile 이미지

웹 애플리케이션의 Dockerfile을 작성하는 것은 패턴이 있기 때문에 단계별로 나눠서 서술해본다

기반 이미지 지정

FROM ruby:2.5.1-alpine

프로그래밍 언어에서 제공하는 공식 런타임 이미지가 있다면 사용한다. 프로그래밍 언어는 Stable 버전이 있고 호환성에 상당히 민감하기 때문에 latest를 사용하지 않고 버전을 지정한다.

문제가 없다면 가벼운 alpine 기반의 이미지를 사용하는 편이 이미지를 경량화 하고 빌드시간을 최소화할 수 있다.

필요한 의존성 설치

ENV NODE_VERSION 8.11.2

RUN apk add --no-cache --update \
    ca-certificates \
    linux-headers \
    build-base \
    libxml2-dev \
    libxslt-dev \
    tzdata \
    mariadb-dev \
    nodejs\<$NODE_VERSION \
    yarn

RUN gem install bundler \
    && bundler config --global frozen 1

이 패키지들이 레일즈 애플리케이션을 구동하는 데 필요한 최소한의 패키지들이다.

도커 컨테이너는 언제 몇 번을 빌드하고 실행하던 선언된 동작이 동일하게 수행되도록 불변성과 멱등성을 보장해야한다. 의존성 설치과정에서 버전 지정이 확실하지 않으면 설치되는 의존성 모듈의 버전에 따라 동작이 바뀔 여지가 있다. 버전 지정을 위한 몇 가지 규칙을 정해놓으면 좋다.

  • 호환성이 상관없는(주로 단일 기능만 수행하는 모듈) 경우 마지막 안정(Stable) 버전을 설치한다.
  • 버전에 따른 호환성 변경이 있는 경우, 버전을 지정해서 설치한다.
  • 버전 지정의 경우 ENV 디렉티브를 이용해서 명시하고 참조가 가능하도록 한다.

현대적인 패키지 매니져들은 대부분 버전 잠금(Lock) 기능을 제공하니 활용하자.

추가적으로 번들러의 경우 frozen 옵션을 활성화하면 컨테이너 내부에서 패키지 버전이 임의로 변경되지 않도록 강제할 수 있다.

소스 코드 복사 & 빌드

루비의 경우 별도의 컴파일이 필요하지 않으므로, 소스코드를 복사하는 것만으로 실행 준비가 끝난다.

WORKDIR /app

ENV RAILS_ENV production

# Node 모듈 설치
COPY package.json yarn.lock ./
RUN yarn install --production

# Gem 모듈 설치
COPY Gemfile Gemfile.lock ./
RUN bundle install --without development test

# 레일즈 앱 전체 복사
COPY . .

WORKDIR 디렉티브를 사용하면 작업 디렉토리가 새로 생성되고 커맨드들이 해당 작업 디렉토리를 기준으로 실행된다.

도커 이미지는 디렉티브마다 레이어를 만들고 빌드 할 때 이 레이어 단위로 캐시한다. 캐시 여부에 따라 빌드 시간이 대폭 차이나므로 레이어를 잘 나누어야 한다. 소스코드가 변경될 때 마다 패키지 설치부터 다시하면 매우 비효율적이기 때문에 RUN 디렉티브를 나누어주고 변경이 적은 것부터 잦은 것 순 으로 배치한다.

실행 커맨드 지정

EXPOSE 3000
CMD ["bundle", "exec", "rails", "server", "-b", "0.0.0.0", "-p", "3000"]

도커 컨테이너는 포트를 바인딩해서 사용하므로 컨테이너 내부의 포트는 반드시 고정하고, 외부 서비스에 사용하는 포트는 EXPOSE 디렉티브로 명시한다.

CMD 디렉티브를 통해 컨테이너 커맨드를 지정하는데 데몬 형태가 아니라 반드시 Foreground로 실행되는 커맨드여야 한다.

볼륨 설정

도커 볼륨을 마운트해서 사용하게 될 데이터 경로들을 VOLUME 디렉티브로 명시한다.

VOLUME ["/app/storage", "/app/log"]

애플리케이션 환경 설정

애플리케이션에서 자주 변경되는 환경 설정은 환경 변수를 사용하도록 설정해서 컨테이너로부터 쉽게 분리하고 컨테이너의 불변성을 유지할 수 있다.

레일즈에서는 설정파일에서 ERB 템플릿 지원해서 쉽게 환경변수를 이용할 수 있는데, 설정 템플릿을 지원하지 않는 프레임워크인 경우에는 템플릿 엔진을 이용해서 직접 구현해야 한다.

DB 설정

레일즈의 ActiveRecord에서 사용하는 데이터베이스는 config/database.yml 파일에서 설정한다. 기본적으로는 SQLite3를 사용하도록 되어 있는데 프로덕션 모드에서 MariaDB를 사용하도록 Gemfile과 설정파일을 변경한다.

- gem 'sqlite3'

group :development, :test do
+  gem 'sqlite3'
end

group :production do
+  gem 'mysql2', '~> 0.5.1'
end
default: &default
  encoding: utf8
  pool: <%= ENV.fetch("RAILS_MAX_THREADS") { 5 } %>

development:
  <<: *default
  adapter: sqlite3
  database: db/development.sqlite3

test:
  <<: *default
  adapter: sqlite3
  database: db/test.sqlite3

production:
  <<: *default
  adapter: mysql2
  host: <%= ENV.fetch('MYSQL_HOST') { 'db' } %>
  port: <%= ENV.fetch('MYSQL_PORT') { 3306 } %>
  username: <%= ENV['MYSQL_USER'] %>
  password: <%= ENV['MYSQL_PASSWORD'] %>
  database: <%= ENV['MYSQL_DATABASE'] %>

DB는 docker-compose 스택으로 함께 구성할 것이기 때문에 db:3306 으로 고정해도 무관하다. docker-compose 스택 외부의 DB를 사용할 가능성이 있으므로 일단 환경변수로 분리하되 기본 값을 지정한다.

Logging 설정

레일즈는 프로덕션 모드 설정인 config/environments/production.rb를 보면 기본적으로 로깅을 log/production.log 파일에 하며 RAILS_LOG_TO_STDOUT 환경변수를 지정하면 stdout 스트림으로 로깅하도록 변경되게 끔 설정돼있다.

Docker와의 연계를 위해서 stdout으로 로깅하도록 변경하고 반대로 파일 로그(+ 자동 로테이션) 옵션을 만든다.

  stdout_logger = ActiveSupport::Logger.new(STDOUT)
  stdout_logger.formatter = config.log_formatter
  stdout_logger.level = ENV["LOG_LEVEL"] || :info
  stdout_logger = ActiveSupport::TaggedLogging.new(stdout_logger)
  config.logger = stdout_logger

  if ENV["ENABLE_FILE_LOG"] == "true"
    # 파일 로거를 생성한다. 자동으로 로테이션 되도록 설정할 수 있다.
    file_logger = ActiveSupport::Logger.new(config.paths["log"].first, 5, 10.megabytes)
    file_logger.formatter = config.log_formatter
    file_logger.level = ENV["FILE_LOG_LEVEL"] || :info
    file_logger = ActiveSupport::TaggedLogging.new(file_logger)
    # 로거를 교체하는 대신 로그 브로드캐스팅을 사용한다.
    config.logger.extend(ActiveSupport::Logger.broadcast(file_logger))
  end

File Storage 설정

ActiveStorage 설정은 config/storage.yml에서 변경할 수 있는데 로컬 스토리지를 사용하는 경우는 변경할 부분이 특별히 없다. storage/ 경로에 도커 볼륨을 마운트해서 사용할 것이다.

이미지 빌드 & 컨테이너 실행

이미지를 빌드하기에 앞서 프로젝트 루트에 .dockerignore 파일을 추가해서 빌드 시 불필요한 컨텍스트 전송을 방지한다. 필요한 내용은 .gitignore와 동일하므로 복사해서 사용해도 된다.

cp .gitignore .dockerignore

Dockerfile이 있는 경로에서 docker build 커맨드로 이미지를 빌드할 수 있다. rails-docker라는 이름으로 이미지를 빌드한다.

docker build --tag rails-docker .

이미지가 성공적으로 빌드되면 docker run 커맨드로 컨테이너를 실행해본다.

로컬호스트에 MariaDB가 설치되어 있다면, 컨테이너 네트워크를 host로 지정해서 테스트해볼 수 있다. 테스트에 사용할 DB는 미리 생성해두자.

docker run -it -d \
    --net=host \
    -e MYSQL_HOST=localhost \
    -e MYSQL_USER=root \
    -e MYSQL_PASSWORD=password \
    -e MYSQL_DATABASE=rails-data \
    -e ENABLE_FILE_LOG=true \
    -v $(pwd)/data/storage:/app/storage \
    -v $(pwd)/data/log:/app/log \
    rails-docker

매번 환경 변수를 커맨드에 입력하는 대신 .env 파일을 사용할 수 있다. 이 경우 .env 파일이 git 레파지토리에 들어가지 않도록 .gitignore에 반드시 추가해주자.

# .gitignore
+*.env

나는 로컬호스트에 데이터베이스를 설치하는 것을 싫어해서 MariaDB 컨테이너 이미지를 사용해서 테스트 했다. 같은 .env 파일을 컨테이너끼리 공유하도록 하면 쉽게 세팅할 수 있다.

# MYSQL_HOST=db
# MYSQL_PORT=3306

MYSQL_USER=rails-user
MYSQL_PASSWORD=password
MYSQL_DATABASE=rails-data

# LOG_LEVEL=info

ENABLE_FILE_LOG=true
# FILE_LOG_LEVEL=info
docker run -it -d \
    --name rails-db \
    --env-file .env \
    -e MYSQL_RANDOM_ROOT_PASSWORD=yes \
    -v $(pwd)/data/db:/var/lib/mysql \
    mariadb:10.2

docker run -it -d \
    --env-file .env \
    --link rails-db:db \
    -v $(pwd)/data/storage:/app/storage \
    -v $(pwd)/data/log:/app/log \
    rails-docker

ENTRYPOINT 스크립트

위 과정까지 하면 컨테이너 자체는 잘 실행 되지만 레일즈는 제대로 동작하지 않는다. 심지어 잘 안되는 이유가 하나만 있는 것도 아니다.

  • DB가 구동되기 전에 레일즈가 먼저 실행된다. 접속할 DB가 없어서 레일즈도 덩달아 초기화에 실패한다.
  • 레일즈가 처음 실행됐다면 rails db:setup을 통해 DB를 초기화해주어야 한다.
  • 추가로 스키마의 변경이 있다면 rails db:migrate을 통해 마이그레이션해주어야 한다.
  • 프로덕션 모드에서는 에셋 파이프라인의 라이브 컴파일이 비활성화되기 때문에 rails assets:precompile로 초기화해주어야 한다.
  • 실행했던 컨테이너를 중단하고 재시작하면 안에 남아있는 pid 파일 때문에 실패한다. 컨테이너의 라이프사이클과 적합하지 않은 임시 파일들을 삭제해주어야 한다.

이런 문제들은 레일즈가 도커랑 맞지 않아서 발생하는 것이 아니라, 대부분의 애플리케이션을 Dockerize 할 때 발생하는 공통적인 요구사항들이다.

docker exec -it {CONTAINER_ID} sh로 컨테이너 내부에 attach 해서 직접 실행해주면 문제를 해결할 수 있지만, 이건 아주 나쁜 방법이다. docker exec를 사용하는 것은 대표적인 안티패턴에 해당한다.

도커 컨테이너는 Mortal해서 언제든지 삭제 될 수 있다고 전제해야 한다. docker exec를 통해 임의로 변경한 사항들은 컨테이너가 삭제되면서 같이 사라진다.
(물론 docker commit을 통해 컨테이너 diff의 스냅샷을 보존할 수는 있지만 이렇게 사용하는 워크플로우는 흔하지 않다.)

컨테이너를 새로 생성할 때마다 직접 작업을 수행하는 것은 매우 비효율 적이므로 컨테이너의 진입점(Entrypoint)에서 자동화하는 것이 일반적이다.

Alpine 이미지의 기본 진입점은 /bin/sh이다. 컨테이너는 엔트리 + 커맨드로써 실행되므로 rails-docker 컨테이너는 /bin/sh bundle exec rails server ...의 프로세스와 동일하다.

진입점은 Dockerfile의 ENTRYPOINT 디렉티브를 통해 변경할 수 있다.

COPY docker-entry.sh .
RUN chmod +x ./docker-entry.sh
ENTRYPOINT ["./docker-entry.sh"]

프로젝트 루트에 docker-entry.sh 라는 쉘 스크립트를 추가해준다.

#!/bin/sh

# 임시 파일을 제거한다.
echo "Cleaning temp files..."
rm -rf tmp/*

# Asset이 초기화 됐는지 검사하고, 안되있으면 `rails asssets:precompile`로 초기화한다.
ASSETS_PATH="public/assets"
if [[ ! -n "$(ls -A $ASSETS_PATH 2>/dev/null)" ]]; then
    echo "Assets is not exist, precompiling assets..."
    bundle exec rails assets:precompile
fi

# netcat을 사용해서 DB가 준비될 때 까지 대기시킨다.
until nc -z $MYSQL_HOST $MYSQL_PORT; do
    echo "MySQL is not ready, sleeping..."
    sleep 5
done

# 현재 스키마 버전과 마지막 스키마 버전을 읽는다.

# `rails db:version` 명령어로 현재 DB에 셋업된 스키마 버전을 볼 수 있지만 불필요한 문자열이 포함되어 있으므로
# ActiveRecord::Migrator.current_version 을 대신 사용한다.
SCHEMA_VERSION="$(rails runner "puts ActiveRecord::Migrator.current_version" | tail -n 1)"
LAST_SCHEMA_VERSION="$(find "db/migrate" -name "*.rb" | xargs basename | sort | tail -n 1 | cut -d '_' -f 1)"

echo "Detected the current DB schema version is $SCHEMA_VERSION"
echo "Detected the last DB schema version is $LAST_SCHEMA_VERSION"

# DB가 아직 초기화 되지 않았다면 스키마 버전이 0이다.
# `rails db:setup`으로 초기화 해준다.
if [[ $SCHEMA_VERSION -eq "0" ]]; then
    echo "Initializing the database..."
    rails db:setup

# 현재 DB 스키마 버전과 최종 migration 파일의 버전을 비교하고
# 필요하면 `rails db:migrate`으로 마이그레이션 한다.
elif [[ $SCHEMA_VERSION -lt $LAST_SCHEMA_VERSION ]]; then
    echo "Updating the database..."
    rails db:migrate
fi

# 초기화 과정을 완료하면 컨테이너의 커맨드를 실행한다.
# `exec`를 사용하면 현재 프로세스에서 컨텍스트만 넘겨 사용할 수 있다.
exec "$@"

관례적으로 쉘 스크립트를 쓰지만, 사실 루비 런타임이 포함되어 있는 이미지기 때문에 진입점을 쉘 대신 루비로 작성해도 된다.

다른 대안으로 네트워크 대기, 환경변수 템플릿 등 일반적인 자동화 요구사항들의 구현을 제공하는 Dockerize라는 구현체도 있다.

다시 이미지를 빌드하고 실행해보면 자동적으로 필요한 과정들이 수행되고 성공적으로 레일즈 앱을 컨테이너로 실행할 수 있다.

docker-compose 사용하기

docker-compose는 컨테이너 실행에 필요한 옵션들을 Yaml 형태의 DSL로 제공하고 여러 컨테이너들을 하나의 스택으로 관리할 수 있는 기능을 제공하는 도구이다.

DB, App, Web 서비스를 하나의 스택으로 정의하고 docker-compose가 제공하는 다양한 커맨드를 통해 쉽게 관리할 수 있다.

서비스 스택 정의하기

프로젝트 경로에 docker-compose.yml 파일을 추가한다. (보통 프로젝트 상위 경로에서 하는 것이 일반적이긴 하다)

version: '3.5'
services:
  db:
    image: mariadb:10.2
    env_file: .env
    environment:
      - MYSQL_RANDOM_ROOT_PASSWORD=yes
    volumes:
      - db-data:/var/lib/mysql
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro

  app:
    build: .
    env_file: .env
    environment:
      - MYSQL_HOST=${MYSQL_HOST:-db}
      - MYSQL_PORT=${MYSQL_PORT:-3306}
    volumes:
      - app-assets:/app/public/assets
      - app-data:/app/storage
      - app-logs:/app/log
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro

  # Rails는 프로덕션 모드에서 기본적으로 public/ 경로의 정적파일들을 서브하지 않도록 설정되어 있다.
  # 웹 서버를 사용하지 않는 경우 `config/environments/production.rb` 파일에서 `config.public_file_server.enabled` 옵션을 true로 변경해야 한다.
  web:
    build:
      dockerfile: nginx.Dockerfile
    ports:
      - "80:80"
    volumes:
      - web-logs:/var/log/nginx
      - app-assets:/web/public/assets:ro
      - /etc/localtime:/etc/localtime:ro

volumes:
  db-data:
  app-data:
  app-assets:
  app-logs:
  web-logs:

MariaDB는 DockerHub에서 받은 이미지를 그대로 사용하고, NGINX는 공식이미지에 프로젝트에서 사용하는 정적파일들과 기본설정을 추가해서 사용했다.

nginx.Dockerfile을 프로젝트 경로에 추가해준다.

FROM nginx:alpine
COPY public /web/public
COPY nginx.conf /etc/nginx/conf.d/default.conf
VOLUME ["/var/log/nginx"]

nginx.conf 파일도 프로젝트 경로에 추가한다.

server {
    listen 80 default_server;
    listen [::]:80 default_server;

    server_name _;

    sendfile on;

    gzip on;
    gzip_vary on;

    access_log /var/log/nginx/access.log;
    error_log /var/log/nginx/error.log;

    error_page 500 502 503 504 /500.html;
    error_page 404 /404.html;
    error_page 422 /422.html;

    location ~ .*\.(ico|txt|eot|ttf|woff|woff2)$ {
        access_log off;
        log_not_found off;
    }

    location ~ ^/assets/ {
        gzip_static on;
        root /web/public;
    }

    location ~ ^/(500|404|422).html$ {
        root /web/public;
    }

    location / {
        proxy_set_header Host $http_host;
        proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
        proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
        proxy_pass http://app:3000;
    }
}

나는 일반적인 nginx 설정을 이미지에 직접 추가해주었고 프로젝트의 git 레파지토리에서 함께 관리하도록 하였는데, 이보다 더 복잡한 설정 파일 관리가 필요한 경우 설정 파일 경로(/etc/nginx/conf.d) 전체를 볼륨으로 관리해줄 수도 있다.

docker-compose 커맨드로 서비스 관리

이렇게 구성을 전부 정의해놓고 나면 커맨드를 사용해서 전체 서비스를 쉽게 관리할 수 있다.

  • docker-compose up -d --build 커맨드를 실행하면 docker-compose가 스택에 정의된 내용을 바탕으로 도커 컨테이너, 네트워크, 볼륨을 만들어 생성하여 서비스를 구성해준다.

  • docker-compose start [service], docker-compose stop [service], docker-compose kill [service] 명령어로 전체 또는 개별 서비스를 관리할 수 있다.

  • docker-compose logs [-f] [service] 명령어로 서비스에서 출력한 로그를 볼 수 있다.

  • docker-compose down 명령어로 전체 스택을 중지하고 컨테이너와 네트워크를 삭제하며, docker-compose down -v 명령어를 사용하면 볼륨까지 삭제되어 서비스 전체를 완전히 초기화할 수 있다.

마무리하며

SaaS급 정도되는 서비스 전체를 Dockerize하고 관리하는 데는 한 개 팀 정도는 있어야겠지만, 단일 호스트에서 실행하는 작은 In-house 서비스는 docker-compose 정도로도 충분히 관리할 수 있다.

또한 서비스 스택을 Dockerize하는 과정은 서비스 운영을 가능한 최소한의 구성으로 자동화하는 과정에 가깝기 때문에 애플리케이션이 요구하는 숨은 의존성과 운영에 필요한 공수를 미리 파악하는데 도움이 된다.

일단 지금 당장(레일즈를 처음 사용하며 스터디하는 데)은 별 쓸모 없는 야크쉐이빙이지만, 해놓으면 나중에 삽질할 일 조금이라도 줄겠지

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