가상화와 하이퍼바이저

Virtualization

기존에는 하나의 app이나 task에 하나의 전용서버를 할당하였다. 이렇게 함으로써 app에서 발생하는 문제의 원인을 쉽게 발견 할 수 있었으며, 네트워크 구성이 용이했다.

그러나 이는 서버의 능력 중 극히 적은 능력만을 사용하여 효율성이 떨어지고, 네트워크 규모가 커지고 복잡해짐에 따라 서버가 점유하는 물리적 공간이 커지고 그에 따라 전력 소모도 심해진다.

이를 해결하고 전략을 세우기 위해 물리서버의 최대 처리능력만큼 여러개의 가상머신으로 분할하여 물리서버의 처리 능력을 최대한 활용 할 수 있게 한 것이 (서버) 가상화이다.

가상화를 하게 되면, 원래 os와 가상화한 파티션의 os를 다르게 설정 할 수 있다. 이 때, 상이한 os의 명령 또는 동작을 해석하여 하드웨어에 전달해줌으로써 인터페이스를 제공하는 것이 hypervisor이다.

즉, 위와 같은 역할을 hypervisor가 해줌으로써 widnow상에서 CentOS같은 운영체제를 사용 할 수 있다. VMWare, Parallels같은 것도 hypervisor이다.

hypervisor는 bare-metal형 hypervisor(type 1), os위에 올려져서 쓰이는 hypervisor(type 2)으로 나뉜다.

 

 

Type 1 (Native or Bare-Metal Hypervisor)

하이퍼바이저가 OS에 종속되지 않고, 하드웨어에 직접 설치된다.
보통 OS가 하드웨어를 컨트롤 하지만, type 1방식의 Hypervisor를 절치하게 되면, Hypervisor가 직접 하드웨어를 제어 할 수 있기 때문에 OS의 Overhead가 적어지고, 자원 관리가 유연해진다.

그러나 Hypervisor 자체에는 별도의 관리기능이 없기 때문에 이 방식에서는 구동 시 DOM0(Hypervisor 구동시 Hypervisor가 실행시키는 도메인)라는 관리 머신이 함께 구동된다. DOM0에서 얼마나 일을 부담하는가에 따라 전가상화, 반가상화로 나뉜다.

 

 

Full-Virtualization (전가상화)

로마에 가면 로마법을 따르는 것 처럼, 각 OS는 고유의 규칙을 가지고 있고 같은 것을 표현하는 방식도 OS마다 틀리다. 각기 다른 표현을 Hypervisor(엄밀히 말하면 DOM0)가 핸들링하여 Hardware가 알아 먹을 수 있는 표현으로 변환 한 다음, Hardware에게 전달한다.

https://blog.naver.com/alice_k106/220218878967 -> 사진 출처 (Alice님 Blog)

 

 

Para-Virtualization (반가상화)

전가상화에서는 Hypervisor(엄밀히 말하면 DOM0)가 각기 다른 표현을 번역하여 Hardware에 전달하였지만, 반가상화에서는 표현하는 사람이 직접 하드웨어가 알아먹게 전달하는 방식(Hyper-Call)이다. 즉, 우리가 영어권으로 여행가면 한국어를 안쓰고 영어를 사용하여 대화하는 것과 마찬가지다.
하지만, 기본적으로 커널에는 Hyper-Call에 대한 정보가 없다. 그래서 가상 OS의 커널을 직접 수정해야하는 단점이 있다. 그러나 DOM0를 거치는 횟수가 줄기 때문에 전가상화에 대비하여 좋은 퍼포먼스를 보인다.

https://blog.naver.com/alice_k106/220218878967 -> 사진 출처 (Alice님 Blog)

Type 2

일반적으로 우리가 쓰는 VMWare같은 것과 같다.
Hardware에 OS를 설치하고, 그 위에 Hypervisor를 설치한다.
OS가 Hardware를 관리하기 때문에 DOM0가 필요없다. 

그러나 OS위에 Hypervisor가 구동되고 그 위에 가상화가 이루어 지는 방식이기 때문에 Overhead가 크다.