하이퍼바이저 가상화와 컨테이너 가상화

가상화 (Virtualization)

• 단일한 물리 하드웨어 시스템에 여러 시뮬레이션 환경이나 전용 리소스를 생성할 수 있는 기술
• 한 대의 물리적인 장비를 마치 여러 대의 장비처럼 활용하거나, 여러 장비를 하나의 장비처럼 묶어서 사용하기 위해 등장
• 가상화의 대상이 되는 컴퓨팅 자원은 프로세서(CPU), 메모리(Memory), 스토리지(Storage), 네트워크(Network) 등을 포함하며, 이들로 구성된 서버나 장치들을 가상화함으로써 높은 수준의 자원 사용률과 분산 처리 능력을 얻을 수 있음

 

하이퍼바이저 기반 가상화

하이퍼바이저 (Hypervisor)

• 호스트 시스템에서 다수의 게스트 OS를 구동할 수 있게 하는 소프트웨어
• 하드웨어를 가상화하면서 하드웨어와 각각의 VM을 모니터링하는 중간 관리자
  • VMM(Virtual Machine Monitor)으로 불리기도 함
• 보통, 가상머신(VM)을 이야기하는 것은 하이퍼바이저 기반 가상화를 의미함

하이퍼바이저 종류

Type 1 : 네이티브/베어메탈 or 하이퍼바이저형 가상화

• 하이퍼바이저가 하드웨어 바로 위에서 실행되는 방식
• 장점
  • 별도의 Host OS가 없기 때문에 오버헤드가 적고, 하드웨어를 직접 제어하기 때문에 효율적으로 리소스를 사용할 수 있음
• 단점
  • 자체적으로 머신에 대한 관리 기능이 없기 때문에 관리에 필요한 컴퓨터나 콘솔이 필요하며 여러 하드웨어 드라이버를 세팅해야 하므로 설치가 어려움
• Oracle VM Server for X86, VMware의 ESX/ESX i Server, Citrix Xenserver, Oracle의 VM Server, 마이크로소프트의 Hyper-V, Virtual Iron, Parallels의 Parallels Server 등이 이에 해당
• 전가상화와 반가상화로 나누어짐

전가상화

• 하드웨어를 완전히 가상화하는 방식
• DOM0라고 하는 관리용 가상머신이 구동되며 모든 가상 머신들의 하드웨어 접근이 DOM0를 통해 이루어짐
• 장점
  • 하드웨어를 완전히 가상화하기 때문에 게스트 OS의 별다른 수정없이 사용 가능
• 단점
  • 하이퍼바이저가 모든 명령을 중재해야하기 때문에 성능이 비교적 느림

반가상화

• 하드웨어를 완전히 가상화하지 않는 방식
• 모든 명령을 DOM0 대신 하이퍼콜(Hyper Call) 이라는 인터페이스로 하이퍼바이저에게 요청
• 장점
  • 전가상화에 비해서 빠름
• 단점
  • 하이퍼바이저에게 Hyper Call 요청을 할 수 있도록 각 OS의 커널을 수정해야함
  • 오픈소스 OS가 아니면 반가상화를 이용하기가 쉽지 않음

 

Type 2 : 호스트(Host) 형

• 하드웨어 위에 호스트 운영체제(Host OS)가 있고, 그 위에서 하이퍼바이저가 다른 응용프로그램과 유사한 형태로 동작
• 기존의 컴퓨터 환경에서 하이퍼바이저를 활용하는 것이기에 설치가 용이하고 구성이 편리
• 호스트 OS-하이퍼바이저-가상의 하드웨어 에뮬레이팅 과정이 있으므로 오버헤드가 큼
• VM Workstation, VMware Server, VMware Player, MS Virtual Sever, Virtual PC, Virtual Box, Paralles Workstation 등

 

하이퍼바이저 가상화 특징

• 각 VM마다 독립된 가상 하드웨어 자원을 할당하여 독립적인 실행 환경을 가짐
• 각 VM마다 최소 GB 단위의 공간이 필요하며, VM 수에 비례해서 증가
• OS 패치 설치나 관련 라이브러리 설치 같은 오버헤드가 지속적으로 발생
• 전가상화의 느린 속도를 보완하기 위해 반가상화 방식을 이용하나 느림
• AWS EC2, Azure VM 등이 이에 해당

 

컨테이너 기반 가상화

컨테이너 (Container)

• 어플리케이션(App)과 App을 구동하는 환경을 격리한 공간을 의미
• 기존에 느린 하이퍼바이저 방식을 해결하기 위해 프로세스를 격리하는 방식으로 작동
• 컨테이너는 호스트 시스템의 커널을 다른 컨테이너들과 공유
• Docker가 거의 업계 표준

컨테이너 가상화 특징

• OS 없이 프로세스와 파일 시스템을 분리하는 형태이기 때문에 크기가 작고 가벼움
• 여러 개의 컨테이너를 만들어서 실행 중이라고 해도 OS는 하나이므로, 가상머신에 비해 고밀도화가 가능
• 게스트 OS를 포함하지 않기 때문에 파일 크기가 작아 이동성이 우수
• 다양한 운영 환경을 지원하고 일관성 있는 환경을 제공하기 때문에 이식성이 높아 확장성이 좋음
• 배포에 용이
• OS 커널을 공유하므로 장애 발생시 같이 영향을 받음

 

하이퍼바이저 vs 컨테이너

 

참고자료

https://blog.naver.com/complusblog/220990379931

https://born-dev.tistory.com/39

https://tech.cloud.nongshim.co.kr/2018/09/18/가상화의-종류3가지/

http://www.opennaru.com/openshift/container/benefits-of-container/