하이퍼바이저 가상화 기술

하이퍼바이저는 한 대의 물리적 머신에서 여러 VM(virtual machine; 인스턴스)을 띄울 수 있는 기능을 구현하는 소프트웨어입니다.

호스트 컴퓨터에서 다수의 운영 체제(operating system)를 동시에 실행하기 위한 논리적 플랫폼(platform)을 말한다. 가상화 머신 모니터 또는 가상화 머신 매니저(virtual machine monitor 또는 virtual machine manager, 줄여서 VMM)라고도 부른다.

 

위키 백과를 보면 하이퍼바이저에 대한 개념을 설명할 때 'VM의 매니저'라는 표현을 사용합니다. 매니저라는 표현은 왜 사용하는 알아보겠습니다.

VM들은 USB로 직접 물리 장비에 꼽는 것처럼 물리적으로 연결돼있진 않습니다. 그런데 우리가 하드웨어 장비에 VM을 생성하고, 리소스를 할당하고 여러 작업들을 처리할 수 있습니다. 이렇게 사용하기 위해 가상화 기능이 필요하고, 이를 수행할 수 있도록 처리해주는 것이 바로 하이퍼바이저입니다. 일종의 매니저 역할과 비슷하다고 볼 수 있네요.

 

하이퍼바이저는 2유형으로 나뉩니다.

1) Type1 하이퍼바이저

하드웨어 서버에서 직접 실행되는 구조로 하드웨어 리소스를 직접 관리합니다. 그림에서 보시면 하드웨어 위에 OS 없이 바로 하이퍼바이저가 있는데요, 하이퍼바이저가 하드웨어 서버의 OS 역할(호스트 OS)을 수행한다고 보시면 됩니다.

직접적으로 하드웨어에 접근해서 통신하므 가장 성능이 뛰어나지만 자체적으로 VM들을 관리할 수 없기에 별도의 솔루션이 필요합니다.

ex) VMware ESXi, Xen, Hyper-V, KVM

 

Type1 하이퍼바이저는 직접 하드웨어와 상호작용한다고 앞서 말씀드렸는데요, 이로 인해서 시스템 자원을 효율적으로 쓰기 위해 가상화 기술이 필요합니다. 이러한 가상화 기술에는 2가지 방식이 또 나뉘게 됩니다.

 

1-1) 전가상화

전가상화는 CPU의 가상화 기술을 통해 하드웨어를 완전 가상화하는 것이고, 하드웨어 서버가 물리적 가상화 지원 기능인 VT, AMD-V을 이용해야 합니다. VM이 하드웨어와 상호작용할 때도 가상화된 하드웨어 인터페이스를 사용하므로 하드웨어 OS나 드라이버를 별도로 수정하지 않고 사용이 가능합니다.  그러나 하이퍼바이저가 모든 VM 명령을 번역해야 하므로 성능이 다소 느립니다.

 

1-2) 반가상화

앞서 말씀드린 전가상화가 성능이 느린 점을 보완한 것이 반가상화 기술로 VM과 하이퍼바이저 사이에서 실행되는 가상화 기술입니다.

반가상화는 VM이 가상화된 하드웨어 인터페이스 대신 실제 하드웨어 대한 수정된 개별적인 인터페이스를 사용하여 성능이 개선될 수 있게 되었습니다. 따라서 인터페이스를 수정하기 위해 커널을 수정하고, 별도의 장치 드라이버가 존재해야 되겠습니다.

 

2) Type2 하이퍼바이저

하드웨어 서버의 OS(호스트 OS) 위에서 애플리케이션 형태로 실행됩니다. hosted라고 적혀있는게 보이실텐데 host os에호스트됐기 때문라고 보시면 이해하기 편합니다.

Type1과 다르게 직접적으로 하드웨어를 제어할 수 없는 구조이기 때문에 VM이 하드웨어와 통신할 수 있도록 하이퍼바이저가 일종의 에뮬레이터 역할을 수행하게 됩니다. 이로써 하드웨어를 모방해서 VM이 실제 하드웨어와 같이 동작할 수 있도록 합니다.

설치/관리가 편리하여 일반 PC 사용자가 편리하지만, Type1에 비해 몇 다리 더 걸쳤으니 오버헤드가 큽니다.

ex) VMware Workstation, Virtual Box

 

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