클라우드 컴퓨팅 - 가상화

 

가상화 (Virtualization)

가상화는 물리적인 자원(서버, 스토리지, 네트워크 등)을 논리적인 자원으로 변환해 사용자에게 제공하는 기술로, 자원의 효율성을 극대화하고 유연한 환경을 제공합니다. 물리적 자원을 감추고 논리적으로만 제공하는 것을 추상화라 하며, 하나의 물리 자원을 여러 가상 자원으로 나누어 다수의 사용자에게 동시에 제공하는 것을 다중화라 합니다. 각 사용자가 독립된 환경에서 실행되도록 하는 것을 고립이라 하며, 여러 자원을 통합해 하나의 가상 자원으로 사용하는 것을 통합이라고 합니다.

가상화의 장점으로는 서버 자원의 활용도 증가, 보안 강화, 시스템 이동성 향상 등이 있으며, 하드웨어 기반(Type 1)과 운영체제 기반(Type 2)으로 나뉩니다. 이를 통해 서버, 스토리지, 네트워크, CPU, 메모리 등 다양한 자원을 효율적으로 관리할 수 있으며, 가상 머신 이미지 변조, 악성 코드 주입 등의 보안 위협에 대응하는 것이 중요합니다.

 

1. 정의

가상화는 물리적인 자원(서버, 네트워크, 스토리지 등)과 사용자가 인식하는 논리적 자원을 분리하여, 사용자가 실제로 물리적 자원을 사용하는 것처럼 보이게 하는 기술입니다. 이를 통해 자원을 효율적으로 관리하고, 사용자에게 유연한 환경을 제공합니다.

 

2. 주요 개념

• 추상화: 물리적 자원을 감추고 논리적인 자원만을 사용자에게 제공하는 것.
• 다중화: 하나의 물리 자원을 여러 개의 가상 자원으로 나누어 사용하는 것.
• 고립: 각 사용자나 애플리케이션이 독립된 환경에서 실행되도록 격리하는 것.
• 통합: 여러 물리적 자원을 하나의 가상 자원으로 묶어 사용하는 것.

 

3. 가상화의 장점

• 서버 자원의 효율적 사용과 관리 부하 감소.
• 각 사용자가 고유한 환경에서 실행됨으로써 보안과 안정성 강화.
• 여러 물리 자원을 하나의 가상 자원으로 통합하여 집계.
• 시스템의 이동성 향상, 다른 하드웨어로 쉽게 이전 가능.
• 새로운 환경에서 하드웨어 추상화를 통한 모의실험 가능.

 

4. 가상화의 필요성

• 가상 머신(VM)의 동적 관리.
• 하드웨어에 의존하지 않는 유연한 운영.
• 서버 통합을 통해 자원의 효율적 사용.
• 비용 절감과 경제성.

 

5. 가상화의 유형

• Type 1: 하드웨어 기반 가상화 (Bare-metal Hypervisor)
  물리적 서버 위에 하이퍼바이저가 설치되고, 그 위에 여러 운영체제가 실행됨.
  • 전가상화: 시스템 리소스를 완전히 가상화하여 각 가상 머신이 물리적 자원에 직접 접근하는 것처럼 보임.
  • 반가상화: 일부만 가상화하여 성능을 높이고, 하이퍼바이저가 하드웨어 제어권을 갖는 방식.
• Type 2: 운영체제 기반 가상화 (Hosted Hypervisor)
  기존 운영체제 위에 하이퍼바이저를 설치하여 그 위에 가상 머신을 실행.
  • 정확성: 가상 머신이 물리적 머신과 동일한 환경을 제공.
  • 독립성: 하이퍼바이저가 시스템 자원에 대한 완전한 제어권을 가짐.
  • 성능: 가상 머신과 물리적 머신 간 성능 차이가 거의 없어야 함.

 

6. 가상화의 활용 분야

• 서버 가상화: 여러 운영체제를 동시에 실행하여 서버의 이용률을 높임.
• 스토리지 가상화: 여러 물리적 디스크를 하나의 가상 스토리지로 통합하여, 높은 I/O 성능과 신뢰성을 제공.
• 네트워크 가상화: 가상 네트워크를 생성하여 네트워크 자원을 유연하게 관리하고, 접근 제어와 통제를 제공.
• 임베디드 가상화: 다양한 내장형 장치를 가상화하여 상호 호환성과 이동성을 개선.
• CPU 가상화: 여러 물리적 CPU를 논리적 CPU로 추상화하여 유연한 자원 할당.
• 메모리 가상화: 동일한 메모리 페이지를 여러 가상 머신이 공유하여 메모리 효율을 높임.
• 입출력 가상화: 물리적 장치를 논리적으로 분리하여 여러 가상 머신이 독립적으로 사용하게 함.