VM [ Born2BeRoot ]

가상 머신이란?

  - 가상 머신 소프트웨어는 프로그램 및 운영체제를 실행하고, 데이터를 저장하고, 네트워크에 연결하고, 기타 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있으며, 업데이트 및 시스템 모니터링과 같은 유지보수가 필요

  - 가상 머신은 물리적 하드웨어 시스템에 구축되어 자체 CPU, 메모리, 네트워크 인터페이스 및 스토리지를 갖추고 가상 컴퓨터 시스템으로 작동하는 가상 환경

  - 하이퍼바이저를 통해 하드웨어에서 가상 머신의 리소스를 분리하고 적절히 프로비저닝하여 VM에서 사용할 수 있도록 함

  - 커널 기반 가상 머신과 같은 하이퍼바이저가 탑재된 물리적 머신을 호스트 머신, 호스트 컴퓨터, 호스트 운영체제 또는 간단히 호스트라 칭함

  - 리소스를 사용하는 여러 VM을 게스트 머신, 게스트 컴퓨터, 게스트 운영 체제 또는 간단히 게스트라고 부름

  - 각 운영체제는 호스트 하드웨어의 운영 체제 및 애플리케이션이 작동하는 것과 동일하게 실행되므로 VM 내에서 에뮬레이트된 최종 사용자 환경은 물리적 머신에서 실행되는 실시간 운영 제제 환경과 거의 동일

 

  - VM의 작동

    - 가상화 기술을 사용하면 시스템을 다수의 가상 환경과 공유

    - 하이퍼 바이저는 하드웨어를 관리하며 물리적 리소스를 가상 환경과 분리

    - 리소스는 필요에 따라 물리 환경에서 VM으로 파티셔닝

    - VM이 실행 중이고 사용자 또는 프로그램이 물리 환경에서 추가 리소스를 요구하는 지시를 내리면 하이퍼 바이저가 물리 시스템의 리소스에 대해 해당 요청을 예약

    - 따라서 VM의 운영 체제 및 애플리케이션이 물리적 리소스의 공유 풀에 엑세스 가능

  - 운영 체제 가상화는 운영 체제의 중앙 태스크 관리자인 커널에서 이루어짐 

  - VM의 목적

    - 하나의 물리적 컴퓨터를 활용하여 다수의 소규모 워크로드를 통합함으로써 효율성을 높이고 비용을 절감

      - 대부분의 운영 체제와 애플리케이션 배포는 베어메탈에 배포되는 경우 소량의 가용 물리적 리소스만을 사용

        - 서버를 가상화하면 각 물리 서버에 수 많은 가상 서버를 배치하여 하드웨어 활용률을 개선

        - 하드 드라이브 또는 하드 디스크와 같은 물리적 리소스를 추가로 구매할 필요가 없어짐

        - 데이터센터 내 전력, 공간 및 냉각의 필요성 감소

      - 이전에는 추가 하드웨어를 통해서만 가능했던 장애 조치와 이중화를 지원하여 추가적인 재해 복구 옵션을 제공

      - 시스템의 나머지 부분과 분리된 환경을 제공하므로 VM내에서 어떤 대상이 실행되든 호스트에서 실행되는 다른 대상을 방해하지 않음

        - VM이 격리되므로 새로운 애플리케이션을 테스트하거나 프로덕션 환경을 설정할 수 있다는 이점이 있음

      - 결국 VM을 통해 하드웨어를 더 적게 유지 관리하고 리소스를 더 빠르게 프로비저닝하며 다운타임을 줄여 기업의 시간을 절약할 수 있으며, 서버를 배포하는 데 필요한 공간을 줄일 수 있으며, 에너지 소비도 줄일 수 있음

 

    - 프로비저닝

      - IT 인프라를 생성하고 설정하는 프로세스

    - 커널 모드

      - 플래그 레지스터 속의 슈퍼바이저 플래그를 통해 운영체제는 CPU를 사용자모드, 커널모드로 전환

      - 시스템 호출은 커널 모드를 통해서만 가능

      - 가상 머신에 설치된 OS도 사용자 모드에서 실행되기 때문에 하이퍼바이저 모드가 필요

        - 따라서 가상화를 지원하는 CPU는 가상환경을 위한 커널 모드와 사용자 모드 의외에 하이퍼바이저 모드를 따로 둠

    - 네트워크 인터페이스 : 네트워크 계층의 IP 계층의 가변길이 패킷을 특정 네트워크 기술이 이해하고 전송할 수 있는 패킷으로 형식화

    - 하이퍼바이저?

      - CPU, 메모리, 스토리지 등의 컴퓨터 리소스를 처리하는 리소스의 풀로, 기존 게스트 간 또는 새로운 가상 머신에 쉽게 재배치

      - 하이퍼 바이저는 가상화 또는 하드웨어와 소프트웨어의 분리를 지원하는 기반 기술

      - IT 관리자는 단일 호스트 시스템에 여러 가상 머신을 생성할 수 있음

      - 하이퍼 바이저를 통해 하드웨어 독립성, 효율성, 확장성, 이동성을 확보할 수 있다.

      - 종류

        - 1형 하이퍼 바이저

          - 호스트 운영 체제를 거치지 않고 여러 가상 머신에 대한 리소스를 직접 관리하고 할당

          - 호스트 운영 체제가 없어 불안정성의 위험이 줄어 더 안전함

        - 2형 하이퍼 바이저

          - 호스트 운영체제에 설치

          - 다른 소프트웨어 어플리케이션과 마찬가지로 하이퍼바이저도 컴퓨터 리소스를 완벽하게 제어할 수 없음

          - 시스템 관리자가 호스트형 하이퍼바이저의 리소스를 할당하고 이를 가상머신에 배포

          - 호스트 운영 체제가 있어 가상화 환경에 지연 시간이 발생

          - 하이퍼바이저와 해당 호스트 가상 머신은 호스트 운영 체제의 안정성에 영향을 받음 

        - 비교

          - 1형

            - 가상 머신에 리소스를 할당할 때 효율성, 확장성 및 유연성이 높은 환경이 필요할 때 사용

            - 호스트 운영 체제를 사용하지 않아 일반적으로 더 안정적이고 안전함

            - 엔터프라이즈 클라우드 데이터 센터

          - 2형

            - 관리자가 사용하기 편함

            - 1형에 비해 설치, 구성, 비용이 귀움

            - 다른 데스크톱 애플리케이션을 설치하고 사용하는 것과 비슷함

 

 

참고 자료

1. https://cloud.google.com/learn/what-is-a-virtual-machine?hl=ko#:~:text=%EA%B0%80%EC%83%81%20%EB%A8%B8%EC%8B%A0%20%EC%86%8C%ED%94%84%ED%8A%B8%EC%9B%A8%EC%96%B4%EB%8A%94%20%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%A8,%EC%9C%A0%EC%A7%80%EB%B3%B4%EC%88%98%EA%B0%80%20%ED%95%84%EC%9A%94%ED%95%A9%EB%8B%88%EB%8B%A4.

가상 머신이란?  |  Google Cloud

2. https://aws.amazon.com/ko/what-is/hypervisor/

하이퍼바이저란 무엇인가요?- 하이퍼바이저 설명 - AWS

3. https://www.redhat.com/ko/topics/virtualization/what-is-a-virtual-machine

가상 머신(버추얼 머신), 가상 서버, 가상 OS 개념 및 작동 방식

4. https://www.oracle.com/kr/cloud/compute/virtual-machines/what-is-virtual-machine/#:~:text=%EA%B0%80%EC%83%81%20%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C%EC%9D%84%20%EA%B4%80%EB%A6%AC%ED%95%98%EB%A9%B4,%EB%B3%B4%EB%8B%A4%20%EC%B9%9C%ED%99%98%EA%B2%BD%EC%A0%81%EC%9D%B8%20%EC%86%94%EB%A3%A8%EC%85%98%EC%9E%85%EB%8B%88%EB%8B%A4.

What is a Virtual Machine?