[클라우드 흐름 1] 가상화와 하이퍼바이저 개념정리

1. 가상화란?

물리 하드웨어 시스템에서 여러 시뮬레이션 환경이나 전용 리소스를 생성하게 해주는 기술

 

즉, '가상화' 한다는 말의 의미

• 하나의 물리머신상에서 복수의 시스템을 동시운영한다
• 또다른 cpu,메모리,하드디스크를 논리적으로 생성한다
• 물리서버 단위가 아닌 애플리케이션(Application)단위로 전환한다

출처 : Virtual Space

그림에서 보이다시피 가상화 이전에는
어떤 서비스를 운영하기 위해서는 Application들이 os단위에 올라가 있고,
그 os들은 CPU,메모리,디스크 같은 하드웨어(x86아키텍쳐) 위에 있는 환경으로 구성됨
그래서 간단하게 말하면 하나의 컴퓨터에서는 하나의 App만 운영할 수 있음

 

그런데 가상화 이후에는
어떤 서비스를 운영하기 위한 Application들이 바로 os위에 올라가는게 아니라 가상머신 위에 올라간다. 그 가상머신에는 이제 여러가지 컴퓨터들을 띄울 수 있는 환경이 됨
그래서 하나의 컴퓨터에서 여러가지 환경을 가진 App을 운영할 수 있음

 

그럼 어떻게 다른 OS들을 사용할 수 있을까?

각 OS마다 '커널'이 존재한다

이 커널은 리소스를 관리하고, 명령어 해석하는 역할

그런데 OS마다 명령어를 해석하는 규칙도 다르다

출처 https://blog.naver.com/alice_k106/220218878967

예를 들어 하드웨어는 덧셈연산을 하고 싶다.

하지만 나라마다 언어가 다르듯이 윈도우OS는 'Add' 라고, 레드헷OS은 'ADD'라고, 맥OS는 'add'라고 말한다.

다 같은 의미이긴하지만 게스트OS마다 말하는 다르기 때문에 처리할 명령을 이해할 수 없다.

 

 

그럼 어떻게 이런 명령어들을 이해해서 각각 OS를 구동하게 할까? 하이퍼바이저

하이퍼바이저가 각 OS마다 말하는 명령을 하드웨어가 이해할 수 있게 하나의 명령어로 번역해준다.

 

출처 https://blog.naver.com/alice_k106/220218878967 

 

//이렇게 구동되는 하이퍼바이저 가상화방식 : 전가상화

2. 하이버파이저

이런 가상화를 구현하기 위해 기반이 되는 기술

호스트에서 여러가상의 GuestOS를 실행하기 위한 플랫폼(?) 이라고 볼 수 있다.

VM과 하드웨어간의 IO명령을 처리하는 인터페이스

 

각종 Application을 실행하기 위한 컴퓨팅 가상환경 (VM: Virtual Machine)이 동작할 수 있도록 해줌

 

그래서 위에서처럼 각 VM 위에 올라간 OS들의 명령을 하드웨어가 이해할 수 있게 하나의 명령어로 번역해주고,

반대로 각 OS들에게 하드웨어의 리소스들을 나눠주면서 조율해준다

 

+하이퍼바이저 유형

 

TYPE1 

native 혹은 bare-metal(베어메탈)이라 불리는 가상화 방식 (어떤 소프트웨어도 담겨져 있지 않은 하드웨어, 빈깡통)

HOST OS가 없음 (ex : Vmware)

하이퍼바이저가 os에 종속되지 않고 하드웨어에 직접 설치되는 구조 -> 위에서 말한 내용 

하이퍼바이저가 다수의 VM을 관리하는 형태

VM에 설치된 게스트OS들은 하드웨어 바로 위에 구동됨

TYPE2보다는 성능향상되지만, 여러 하드웨어 드라이버를 세팅해야됨

 

전가상화 VS 반가상화

(1) 전가상화 

출처 : http://pyrasis.com/book/TheArtOfAmazonWebServices/Chapter01/01

하드웨어 전체를 가상화하는 방식

OS의 제약없이 사용할 수 있음

Guest는 자신이 가상화 위에 동작하고 있다는 것을 인식할 수 없음 

Guest OS에서 물리자원을 직접 접근불가

 

즉, 하이퍼바이저의 역할(전가상화)

• 각기 다른 OS들의 명령방식을 하드웨어가 이해할 수 있도록 '번역'하고 전달해줌
• 하드웨어의 리소스들(명령을 해석한 결과)을 OS들에게 제공

(2) 반가상화

출처 : http://pyrasis.com/book/TheArtOfAmazonWebServices/Chapter01/01

 

게스트OS가 자신이 가상머신 위에 동작하고 있다는걸 인식할 수 있음

OS의 제약이 있다

Guest OS에서 물리자원을 직접 접근가능

 

위에서 말한 전가상화에서 하이퍼바이저의 '번역'의 역할을 가상머신에서 처리함

그래서 하이퍼바이저는 각 OS에게 리소스를 전달해주기만 하면 된다.

 

즉, 하이퍼바이저의 역할(반가상화)

• 각기 다른 게스트 OS들의 명령방식을 하드웨어가 이해할 수 있도록 '번역'하고 전달해줌 --> 가상머신 역할
• 하드웨어의 리소스들(명령을 해석한 결과)을 VM위에 올라간 각 게스트OS들에게 제공

Guest os의 명령어를 하나의 하이퍼바이저가 해석하는게 아니라

명령어을 던지는 사람이 직접 번역(Hyper-Call)을 해서 하이퍼바이저에게 요청을 보냄

이때 더해라! 라고 하는 부분이 Hyper-Call

 

그런데 각 os의 커널 이걸 직접 못해서 OS커널을 직접 수정해야함(확성기를 만들어줘야함)

그래서 리눅스같은 오픈소스os를 사용해서 반가상화 방식 이용

https://itholic.github.io/hypervisor/

TYPE2

일반적으로 사용하는 가상화방식(호스트형가상화)

HOST OS위에 하이퍼바이저가 실행되고, 그 위에 Guest OS를 올리는 방식 (ex: Xen방식)

기존 컴퓨터환경에서 하이버파이저를 활용해서 설치용이, 구성편리, TYPE1보다 성능이 낮음

 

예를 들어, 윈도우에서 리눅스환경을 쓰고 싶을때 Virtual box설치하는거에 비유하면

윈도우가 설치된 환겨에서(host OS)

virtual box 설치하고(하이퍼바이저),

실행시킴(가상머신)

그 안에서 리눅스OS사용(게스트OS)

 

출처

https://augustines.tistory.com/142

클라우드 이해

https://itholic.github.io/hypervisor/

[virtualization] 하이퍼바이저, 전가상화, 반가상화

 

https://blog.naver.com/alice_k106/220218878967

3. [Cloud Computing] 전가상화와 반가상화

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클라우드 가상화 기술 정리 1 (서버 / 운영체제 OS / 전가상화 / 반가상화 / 하이퍼바이저 / VM웨어 / 시트릭스 / 마이크로소프트 / 레드햇 / 리눅스 / 인텔)

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가상화(Virtualization) 정리1 (서버 / 리소스 / 가상 머신 VM / 하이퍼바이저 / 미들웨어 / 호스트 / 게스트 / 운영체제 OS / CPU / Intel)