Tech #3 : What is the Virtualization Technology?

(2007년 3월 1일)

“Server의 가상화”는 기업에 있어 이미 필수 기술이 되었다고 해도 과언이 아니다. 가상화에 있어 처리능력의 증강을 원한다면, 새로운 H/W를 구입할 필요는 없다. 그것은 말하자면, H/W구입비라고 하는 지출을 줄이는 것이기도 하고, Data Center의 Space와 전기 및 냉각에 드는 Cost를 절약하는 것이기도 하다. 물리적인 Server가 아닌 가상 Server를 선택하는 것은 기업에게 재무의 건전성을 부여하고, IT지출을 삭감하는 효과가 있다라고 하는 것이다. 여기에서 그런 Merit를 가진 가상화 Architecture 면으로부터 다시금 정리 해 보았다.

Nill Macarista
InforWorld Online 미국판

가상화의 기술, 가상화라는 Concept자체는 결코 새로운 것이 아니다. 실제, 이미 1970년대에 Main Frame Computer는 복수의 OS Instance를 동시에 실행하고 있었따. 그것이 가상화의 시작이 된다. 그 후, S/W와 H/W가 진화하여, 가상화는 더욱 가깝게 체감할 수 있는 기술이 되었다. 현재, 업계표준이 되어 있을 정도로 일반적인 Server에서도 가상화를 행하는 것이 가능하다.

지금, 시장에서는 proprietary로부터 Open Source까지, Data Center Manager가 선택하기 곤란할 정도로 많은 종류의 가상화 Solution이 넘쳐나고 있다. 여기서는 가상화에 대한 Approach 방법(Achitecture)에 있어 “완전 가상화” “모의 가상화” “OS Level의 가상화”의 3가지로 분류하고, 각각의 기술적인 특징을 소개한다.

※ Proprietary란,“전용의” “독자의” “독점적인” “소유권, 점유권이 있는” “비공개의”의 이미로, Computer관련용어로서는 Open의 Opposite word이다.
표준화가 진행된 PC (Client / Server System, Web System)에 따라 System을 “Open System”이라고 부를 때, Main Frame System과 같은 특정 Maker등에 따른 특정의 독자사양으로 구성된 Computer System을 “Proprietary System”이라고 한다.
또, Linux에 대표되는 Source Code가 공개된 S/W를 “Open Source Software” “Free Software”라고 부르는 것에 반해, Windows나 MAC OS와 같은 Software Maker가 Source Code(지적소유권)을 독점 소위 점유하고 있는 Soft는 “Proprietary Soft”라고 불린다.

완전 가상화 (Full Virtualization)
가상화 Solution 중에 가장 많이 보급된 것이 “Hipervisor”라고 불리우는 Architecture를 사용한 “완전 가상화”이다. 이것은 가상 Server와 H/W간에 추상적인 Layer(가상화 Layer를 실장한 전용 Kernel)을 배치하는 Architecture이다.
이 Approach를 채용하고 있는 상용제품으로는 “WMware”와 Micro Soft의 “Virtual PC”가 있고, Linux용 Open Source 제품으로는 “KVM (Kernel-based Virtual Machine)”가 있다.
Hipervivor는 CPU명령에 관여하여, H/W Controller와 주변기기로의 Access를 중개한다. 사실상, 어떤 OS라도 수정없이 가상 Server상에 Install할 수 있고, 그 Guest OS는 가상환경에 있다는 인식없이 가동한다. 더불어 이 Architecture의 결점은 Hipervivor에 의해 Processor에 큰 Overhead가 걸리는 것이다.
완전 가상화 환경에 있어 Hipervivor는 H/W상에서 직접 가동하고, Host OS(Kernel)로서 기능(다른 말로 하자면, Windows나 Linux 같은 일반 Host OS를 필요로하지 않음)한다. 그 Hipervivor가 관리하는 가상 Server상에서 Guest OS가 움직이는 셈이다.

 

모의 가상화 (Para Vritualization)
완전 가상화에서는 여러가지 가상 Server를 관리하고, 나아가 각각을 독립 가동시키고 있는 Hipervivor의 요구가 모든 Processor에 집약(그 때, Guest OS는 일절 가상화에는 관여하지 않음)된다.
이 부담을 경감시키기위한 수단의 한가지가 Guest OS에 관여 가상화 환경을 인식시키도록 함과 더불어 Hipervivor와 연계시키는 것이다. 이것이 “모의 가상화”라고 불리는 Approach이다.
이 모의 가상화 방식을 채용하고 있는 대표적인 제품이 Open Source “Xen”이다. Xen에서는 Kernel부분에 변경을 가함으로서 처음으로 Xen Hipervivor의 가상 Server상에서 Guest OS가 가동가능하게 된다. 이로 인해 BSD, Linux, Solaris와 같은 Open Source OS는 Support하지만, 수정을 할 수 없는 Windows등의 Proprietary System의 가상화에는 적합하지 않다.
모의 가상화의 우위성은 “Performance”에 있다. Hipervivor와 연계하는 모의 가상화 Server는 가상화되고 있지 않은 Server와 거의 동등한 성능을 발휘한다. Micro Soft와 VMware가 각각 자사제품을 보완하기 위해 모의 가상화기술에 힘을 쏟고 있는 상황을 보면, 그것이 충분히 매력적인 기술이라는 것을 알려주는 것이다.

 

OS Level의 가상화 (OS Level Virtualization)
OS Level의 가상화로는 문자그 의미대로 OS(Host OS)의 기능에 의해 가상화를 실현하는 Architecture가 있다. Hipervivor Layer는 존재하지 않고, Host OS가 스스로 H/W Resource를 분할 하거나, 각 Server를 독립 운영시키거나 한다. 모든 가상 Server가 동일 OS상에서 가동하는 점이, 다른 가상화 기술과의 큰 차이(그러나, 각 Instance는 고유의 Application과 User Account를 보유함)이다.
이 Architecture의 결점은 “유연성”이 결여되어 있는 것이지만, 그 반면 “Native Speed 향상이 가능하다”라는 이점도 있다. 또, 모든 가상 Server에 단일 표준의 OS가 적용되어지기 때문에, 다른 환경에 비해서 관리가 용이하다는 점도 Merit로 여겨진다.

CPU의 가상화 대응
Main Frame과는 다르게 PC의 H/W는 원래 가상화를 고려하여 설계되었다고 말 할 수 없다. 그로인해 최근까지 부하는 모든 S/W에 걸리지만, AMD와 Intel이 최신세대 Processor에서 처음으로 CPU Level에의 가상화를 Support하기 시작한 걸로 인해, 상황은 크게 바뀌려고 하고 있다.
더불어, AMD와 Intel의 Technology는 동일한 Merit를 가지고 있지만, 불행하게도 Code의 호환성은 없다.
그렇다하더라고, H/W Level의 가상화 Support로 인해, 가상 Server로부터 I/O Channel이나 H/W Resource로의 Access관리는 H/W측에서 행해지게 되고, Hipervivor가 부담해 오던 관리부하는 상당히 경감되었다. 또, OS(Windows를 포함)에 관여하지 않고도, 모의 가상화 환경으로 가동시킬 수 있게 되었다.
더욱이, CPU Level의 가상화 환경을 실현하기 위해서는 가상화 S/W를 다시 만들어야 하는 절차가 필요하다고 한다. 그러면서도, 이 기술이 가져다 주는 Merit는 그 부분을 고려하고도 남을 정도로 크기 때문에, 결국 이런 저런 종류의 가상화 S/W가 이 기술을 Support하게 될 것이다.

각각의 기술의 비교
지금까지 소개했던 가상화 방법 중 어느것을 채용할지는 각각의 기업(Data Center)이 놓여있는 상황에 따라 다를 것이다. 예로, 단일 OS Platform을 기반으로 하는 Server군의 경우에는 OS Level의 가상화로 통합하는 방법이 적합하다고 말 할 수 있다.
한편, 모의 가상화 방법을 채용하면 – 특히 가상화에 대응하는 Processor와의 연계가 완성되어 있는 경우에는 – 높은 성능을 유지하면서, 다른 종류의 Guest OS System 환경이 구축가능한 Merit를 흡수하는 것이 가능하다.
또, 완전 가상화는 3가지의 가상화 방법 중 성능면에서는 가장 떨어지지만, Guest OS간의 완전한 독립성을 유지할 수 있는 Merit를 가진다. 많은(종류의) Guest OS를 Support하고 싶을 때, 소위 S/W 품질보증이나 Test를 행하고 싶을 때에는 이 방법이 적합하다고 할 수 있다.
완전 가상화 Solution은 그 외에도 여러가지 특징이 있다. 예로, 가상 Server의 특정시점에서의 상태 정보를 취득하고, 보존해 두는 “Snapshot”기능을 이용하면, 여지껏 간단하게 장애복구 대책을 실시 할 수 있다. 또, 최근에 이 기능을 활요하여, 자사제품의 평가판을 Pre-Package화한 가상 Server Image로서 Download 제공하고 있는 S/W 기업도 증가하고 있다.
그렇다하더라도, 가상화 기술/Architecture를 막론하고, 가상 Server에는 물리 Server라는 지금까지와 같은, 계속적인 Support와 Maintenance를 필요로 한다. 이미, 기존의 IT환경으로부터 효율적인 Cost 효과에 우수한 가상화 환경으로의 이행을 간단하게 행하기 위한 Tool을 시작, 여러가지 가상 Server 용 관리제품이 시장에 투입되고 있기 때문에, 그것들을 활용하면서 보다 좋은 가상화 환경의 실현 해 나갈 수 있다.

 

※ 위 글은 아래의 링크의 기사를 번역한 글입니다. 다소 오역이 있을 수 있습니다.

http://www.computerworld.jp/topics/vt/59310-1.html

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