Chapter 08 가상머신

Virtual Machine (가상 머신)

   하나의 하드웨어(CPU, Memory등)에 다수의 운영체제를 설치하고,

   개별 컴퓨터처럼 동작하도록 하는 프로그램

 

Virtual Machine Type 1 (native 또는 bare metal)

   하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)

      : 운영 체제와 응용프로그램을 물리적 하드웨어에서 분리하는 프로세스

   하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)라고 하는 소프트웨어가 Hardware에서 직접 구동

      - Xen, KVM

 

Virtual Machine Type 2

   하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)라고 하는 소프트웨어가 Host OS 상위에 설치

      - VMWare, Parallels Desktop (Mac)

 

Full Virtualization (전가상화) VS Half Virtualization (반가상화)

   * 전가상화 : 각 가상머신이 하이퍼바이저를 통해서 하드웨어와 통신

      하이퍼바이저가 마치 하드웨어인 것처럼 동작하므로 가상 머신의 OS는

      자신이 가상 머신인 상태인지를 모른다

   * 반가상화 : 각 머신에서 직접 하드웨어와 통신

      각 가상머신에 설치되는 OS는 가상 머신인 경우, 이를 인지하고,

      각 명령에 하이퍼바이저 명령을 추가해서 하드웨어와 통신힌다

※ 최근 HW 성능 개선으로 전가상화 기술을 선호

 

VMWare

   대중적인 가상 머신 프로그램이다 (Type 2)

 

KVM

   AWS(아마존 클라우드 컴퓨팅 서비스)등에서 사용 (Type 1)

    Intel-VT등 가상화 기능을 가진 CPU에서는 VMX root/VMX non-root 모드 존재

   각 모드별로 protection ring 0 - 3 지원, 가상화 기능을 사용하지 않을 경우 VMX root 모드 사용

   KVM은 각 가상 시스템에 대응하는 KCM 프로세스 실행, KVM 모듈(/dev/kvm)을 통해 vCPU 사용

   KVM 프로세스 기반 게스트 커널(VMX non-root/RING 0 사용), QEMU 장치 에뮬레이터가 로드 됨

   게스트 커널 위에서 실행되는 응용 프로그램은 VMX non-root/RING 3 사용

   게스트 커널이 물리적 HW 자원 필요시, VM exit가 발생, KVM 모듈에서 해당 요청 처리

   일반 HW 자원은 QEMU 장치 에뮬레이터에서 처리

      QEMU 장치 에뮬레이터는 VMX root/RING 3를 통해 호스트 커널에 요청 후, 해당 데이터는 공유 메모리를 통해 KVM 게스트 커널과 공유

 

또 다른 가상 머신 : Docker(가상 머신 vs Docker)

   가상 머신은 컴퓨터 하드웨어를 가상화 (하드웨어 전체 추상화)

      하이퍼바이저 사용, 추가 OS 필요 등 성능 저하 이슈 존재

   Docker는 운영체제 레벨에서 별도로 분리된 실행환경을 제공 (커널 추상화)

      마치 리눅스 처음 설치했을 때와 유사한 실행 환경을 만들어주는 리눅스 컨테이너 기술 기반

      리눅스 컨테이너 기술이므로 maxOS나 windows에 설치할 경우는 가상 머신 기반 제공

   Docker로 운영체제/프로그램 이미지로 관리

 

Java Virtual Machine

   가상 머신과는 다른 목적 (응용프로그램 레벨 가상화)

   Java 컴파일러는 CPU dependency를 가지지 않는 bytecode를 생성한다

   이 파일을 Java Virtual Machine에서 실행한다

   각 운영체제를 위한 Java Virtual Machine 프로그램이 존재한다

 

※ 가상머신 정리

   Bare-Metal 방식이 가장 성능이 좋음

      하드웨어 직접 엑세스하기 때문

      AWS(클라우드 컴퓨팅) 환경도 Bare-Metal 기반 가상 머신 기술 활용 (KVM)

   Docker는 경량 이미지로 실행환경을 통째로 백업, 실행 가능 (실문에 많이 사용됨)

      Data Engineering에서 Docker로 시스템 환경 설정 + 프로그램을 한번에 배포  

      예 : 프로그램 업데이트 -> Docker 이미지 작성

       -> Jenkins로 배치잡 생성 및 실행(AWS EC2 재생성 및 Docker 이미지 설치, 실행)

 

출처 : 제로베이스