[Docker] 이미지 캐시 관리

이미지 캐싱

Docker는 이미지를 빌드하고 관리할 때 레이어 기반의 캐싱 시스템을 사용한다. 이는 빌드 시간을 단축하고 저장 공간을 효율적으로 사용하기 위한 핵심 기능이다.

1. Dockerfile에 FROM nginx:1.23으로 지정한 베이스 이미지를 처음 실행하는 경우에는 모든 이미지 레이어를 다운로드 받는다. 그리고 호스트 시스템 내부의 Docker 캐시를 저장하는 독립된 저장소에 이미지 레이어를 저장된다.(호스트가 바뀌면 이미지는 새로 다운로드 받는다)

2. 하지만 동일한 베이스 이미지로 다시 도커 빌드를 실행하면 케싱된 레이어를 재사용한다. 그래서 두 번째부터는 빌드 속도가 빠르다.

캐시된 이미지 레이어는 OS 마다 다른 위치에 저장된다.

• Linux는 /var/lib/docker, Windows는 WSL2 가상 하드디스크에 저장된다.
• 클라우드 환경(AWS EC2 등)에서는 EC2 인스턴스에 Docker를 설치하면 해당 인스턴스의 디스크에 저장된다. 그리고 캐싱된 이미지 레이어는 재부팅해도 유지된다.

이렇게 도커의 캐싱 시스템으로 동일한 이미지 레이어를 공유함으로써 저장 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 빌드 시간을 단축할 수 있고, 네트워크 대역폭을 절약할 수 있다.

캐싱된 이미지도 관리가 필요하다. 캐싱된 이미지는 직접 눈으로 확인할 수 없기 때문에 사용자의 관리가 필요하다.

캐시 관리 명령어

• 모든 이미지를 확인한다.

# 모든 이미지 레이어 확인
$ docker images -a

• dangling 이미지 확인
  • 댕글링 이미지란 태그가 없는 이미지를 말한다.

# 댕글링 이미지 확인
$ docker images -f "dangling=true"

• 캐시된 데이터 용량을 확인
  • 주기적으로 시스템 용량을 확인하여 관리를 해주는 것이 좋다.

# 디스크 사용량 확인
$ docker system df

• 이미지(Images) 영역의 dangling 이미지 삭제

$ docker image prune

• 사용되지 않는 모든 이미지 삭제
  • 사용하지 않는 이미지 레이어란 다음 조건을 모두 만족하는 이미지를 말한다.
    • 해당 이미지로 실행 중인 컨테이너가 없어야 함
    • 다른 이미지의 부모 이미지(베이스 이미지)로 사용되지 않아야 함
  • docker inspect 명령어 사용하여 베이스 이미지를 확인할 수 있다. (하지만 정확하지 않은 경우도 있기 때문에 Dockerfile에 LABEL base_image="nginx:1.23"를 선언하는 것이 관리적 측면에서도 좋다)

# 사용하지 않는 모든 이미지 삭제
$ docker image prune -a 

• 도커 시스템에서 사용되지 않는 리소스 삭제
  • docker system prune 명령어는 매우 강력하기 때문에 조심해서 사용해야 한다.
  • docker system prune가 삭제하는 항목
    • 이미지 (Images): 사용되지 않는 모든 dangling 이미지를 삭제한다.
    • 컨테이너 (Containers): 실행 중이지 않고 정리되지 않은 모든 컨테이너를 삭제한다.
    • 볼륨 (Volumes): 참조되지 않는 모든 로컬 볼륨을 삭제한다.
    • 네트워크 (Networks): 사용되지 않는 모든 네트워크를 삭제한다.
    • 빌드 캐시 (Build Cache): 사용되지 않는 모든 빌드 캐시를 삭제한다.

# 모든 미사용 Docker 객체 삭제
$ docker system prune

빌드 캐시(Build Cache)

Docker는 빌드 캐시를 통해 동일한 빌드 작업에서 생성된 레이어를 재사용하여 빌드 속도를 최적화할 수 있다.

특징

• 이미지 빌드 시 각 명령어 단계에서 생성되는 레이어를 캐시한다.
• 이미지 빌드가 실패해도 생성된 레이어는 캐시로 유지된다.
• 명령어(RUN, COPY, 등)와 입력값이 동일하면 캐시를 재사용한다.

• BuildKit 캐시 마운트를 사용하여 캐시되는 데이터도 빌드 캐시 영역에 해당된다.

• 캐시 확인
• 실제 이미지를 빌드하면 Build Cache 용량이 증가하는 것을 확인할 수 있다.

$ docker system df
TYPE            TOTAL     ACTIVE    SIZE      RECLAIMABLE
Images          8         3         1.988GB   1.26GB (63%)
Containers      3         3         32.83kB   0B (0%)
Local Volumes   2         2         49.51MB   0B (0%)
Build Cache     28        0         0B        0B

• 사용하지 않는 빌드 캐시 삭제한다. Build Cache 용량 삭제
• 이미지 빌드 시 최초 생성된 캐시 레이어 또는 이미 캐시된 레이어를 다른 이미지가 재사용한 경우, 캐시 레이어와 연관된 이미지가 존재하지 않아야 삭제된다.
• 즉 연결된 이미지를 삭제해야 캐시 이미지도 삭제할 수 있다.(컨테이너와 무관)

  $ docker builder prune
  

특정 부분 캐시 무효화 방법

멀티 스테이지 빌드를 사용하여 레이어 캐시를 활용할 때 간혹 특정 스테이지만 캐시 무효화하고 싶은 경우가 있다. Dockerfile를 가지고 빌드를 하는 경우에는 target을 지정할 수 있으나 Docker Compose를 사용하는 경우에는 target을 지정할 수 없다. 이때 활용할 수 있는 방법을 소개한다.

• ARG 지시어를 사용하여 캐시 무효화

# 빌드 스테이지 분리
FROM node:22.11.0 as build
WORKDIR /app

COPY --from=source /app .
 
COPY --from=dependencies /app/node_modules ./node_modules

# 의미 없는 ARG 지시어를 사용하여 캐시 무효화
ARG CACHE_BUST=1

# 아래 이후부터 캐시 무효화 되기를 원한 경우
ARG REACT_APP_GOOGLE_CLIENT_ID
ENV REACT_APP_GOOGLE_CLIENT_ID=${REACT_APP_GOOGLE_CLIENT_ID}

RUN npm run build