VM 가상화 vs 컨테이너

https://appletreeworkplace.tistory.com/9

하이퍼바이저 가상화 기술

아래 내용에 앞서 위 글을 참고 부탁드립니다.

 

VM 가상화

출처 : https://www.polarsparc.com/xhtml/Linux-KVM.html

 

 

위 아키텍쳐에 따르면 kvm은 커널 스페이스에, qemu는 유저 스페이스에 위치하는 걸 알 수 있다.

 

kvm은 리눅스 커널에서 직접 지원하는 하드웨어 가상화 기술이며, CPU의 가상화 확장 기능(Intel VT-x, AMD-V)을 활용한다. KVM 자체는 하드웨어 가속을 제공하는 커널 모듈이며, 실제로 VM을 실행하는 기능은 제공하지 않는다. 여기서 vm을 실행하는 기능이라는 것은 가상 메모리 관리, 가상 네트워크, 가상 디스크, 장치 에뮬레이션 등의 기능을 제공하지 않는다는 의미이다.

 

qemu는 유저 스페이스에서 동작하는 VM 실행 도구이며, KVM과 함께 사용될 경우 QEMU는 VM의 가상 하드웨어(가상 CPU, 메모리, 디스크, 네트워크 등)를 에뮬레이션한다. KVM 없이도 완전한 소프트웨어 에뮬레이션을 수행할 수 있지만, 성능 저하 이슈로 인해 이렇게 사용하진 않고 보통 KVM을 함께 사용하게 되는데 둘을 함께 사용함으로써 하드웨어 가속을 활용하여 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

 

libvirt는 QEMU/KVM과 같은 하이퍼바이저를 관리할 수 있는 라이브러리다. libvirtd 데몬을 통해 QEMU/KVM 기반의 VM 운영 작업(시작, 중지, 스냅샷, 마이그레이션) 등.. 기능을 수행할 수 있고 xml 기반의 파일을 통해 vm 설정을 관리할 수 있다. 또한 virsh, virt-manager 같은 도구를 통해 CLI 및 GUI 환경에서 VM을 운영할 수 있다.

 

+----------------------+
|   libvirt (API)      | <--- 관리 및 자동화 (virsh, virt-manager 등)
+----------------------+
|   QEMU (User Space)  | <--- 가상 하드웨어 및 에뮬레이션
+----------------------+
|   KVM (Kernel Space) | <--- CPU, 메모리 등 가상화 가속
+----------------------+
|   Linux Kernel       |
+----------------------+
|   Hardware (CPU, RAM)|
+----------------------+

관계를 살펴보자면 위와 같이 정리할 수 있겠다.

 

즉 정리하자면 VM은 하이퍼바이저를 이용하여 하드웨어를 가상화하고, 그 위에 여러 개의 OS(Guest OS)를 실행하는 방식이다. 각 VM은 각자 본인의 커널을 포함한 독립적인 운영체제를 실행하며, 하드웨어 리소스를 가상화하여 사용한다. VM은 개별적으로 본인만의 완전한 운영체제를 포함하기 때문에 무거울 수 밖에 없지만, 서로 VM 간 os를 공유하지 않으므로 강력한 격리성을 가지게 된다.

 

하이퍼바이저를 이용해 Guest OS를 따로 올려서 운영하는 방식보다, 호스트 OS에서 필요한 애플리케이션과 라이브러리만 패키징하여 실행하면 더 가볍고 빠르게 운영할 수 있지 않을까? 라는 생각이 들 것이다.

 

이러한 고민에서 컨테이너 기술이 탄생했다.

 

 

컨테이너

컨테이너는 호스트 OS의 커널을 공유하면서 애플리케이션을 격리하는 방식으로 사용된다.
각 컨테이너는 프로세스 단위로 격리되며, 필요한 라이브러리와 애플리케이션 코드만 포함하여 가벼운 환경을 제공한다.

VM은 하드웨어를 가상화하여 개별 Guest OS가 호스트 자원을 독립적으로 사용하는 방식인 반면, 컨테이너는 호스트 OS의 커널과 네임스페이스를 공유하여 실행된다.

이러한 공유 구조로 인해, Cgroups(Control Groups)을 활용하여 특정 컨테이너가 CPU, 메모리, 네트워크 등의 리소스를 과도하게 점유하지 않도록 제한할 수 있다. 또한 네임스페이스(Namespaces)를 사용하여 컨테이너 간 영향을 최소화하여 독립성을 유지한다.

 

이렇게 가벼워진 컨테이너는 클라우드 네이티브 아키텍쳐에 가장 적합한 기술로 사용되고 있다. (배포는 컨테이너로~)

VM, 컨테이너를 둘의 특징을 잘 파악하여 용도에 맞게 잘 활용해서 인프라를 운영하도록 하자!

 

 

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참고한 글

https://worlf.tistory.com/141

가상화란? 컨테이너, 하이퍼바이저 개념 정리

 

http://www.iamroot.org/xe/index.php?mid=Hypervisor&search_target=title_content&search_keyword=qemu&document_srl=28867

kvm 의 내부구조 요약 정리 - Hypervisor - iamroot.org

https://m.blog.naver.com/ilikebigmac/222009981745

[가상화] 1. 가상화 개념 정리(KVM/QEMU)

https://www.polarsparc.com/xhtml/Linux-KVM.html

Introduction to Linux Virtualization using KVM