[OS] 가상화(Virtualization) 서론

학습할 교재

 

가상화(Virtualization)

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가상화는 단일 컴퓨터(CPU, 메모리, 디스크 드라이브, 네트워크 인터페이스 카드 등)의 하드웨어를 여러 가지 실행 환경으로 추상화하여 개별 환경이 자신만의 컴퓨터에서 실행되고 있다는 환상을 만들 수 있는 기술입니다. 이러한 환경은 동시에 실행되고 서로 상호 작용할 수 있는 다른 개별 운영체제(예: Windows 및 UNIX)로 볼 수 있습니다. 가상 머신의 사용자는 단일 운영체제에서 동시에 실행되는 다양한 프로세스 간에 전환할 수 있는 것과 동일한 방식으로 다양한 운영체제 간에 전환할 수 있습니다. 

 가상화는 운영체제가 다른 운영체제 내에서 하나의 응용처럼 수행될 수 있게 합니다. 언뜻 보아서는 그러한 기능이 별 이유가 없는 것처럼 보이지만 가상화 산업은 방대하며 성장하고 있어 그 용도와 중요성을 입증하고 있습니다.

 넓게 말하면 가상화 소프트웨어는 에뮬레이션을 포함하는 클래스의 구성원입니다. 소프트웨어로 컴퓨터 하드웨어 시뮬레이션 하는 에뮬레이션은 일반적으로 소스 CPU 유형이 대상 CPU 유형과 다른 경우에 사용됩니다. 예를 들면, Apple사가 자신의 데스크톱과 랩톱 컴퓨터의 CPU를 IBM Power CPU에서 인텔 x86 CPU로 전환했을 때 "Rosetta"라는 에뮬레이션 설비를 포함하여 IBM CPU용으로 컴파일되었던 응용을 인텔 CPU에서 수행할 수 있게 했습니다. 이러한 개념이 한 기계를 위해 작성된 전체 운영체제를 다른 기계에서 수행되도록 확장될 수 있습니다. 그렇지만 에뮬레이션은 사용 비용이 큽니다. 소스 시스템에서 수행되는 기계어 수준의 모든 명령은 목표 시스템에서 동등한 기능으로 번역되어야 하고, 종종 이는 여러 개의 목표 명령어가 되기도 합니다. 만일 소스와 목표 CPU가 비슷한 성능 수준일 경우 에뮬레이트 된 코드는 원래의 코드보다 훨씬 느리게 수행됩니다.

  이와 달리 가상화에서는 특정 CPU를 위해 컴파일된 운영체제가 동일 CPU용의 다른 운영체제 내에서 수행됩니다. 가상화는 다수 사용자가 작업을 병행 수행하기 위한 방법으로 IBM 대형컴퓨터에 처음 등장했습니다. 다수의 가상 기계를 수행함으로써 많은 사용자들이 단일 사용자를 위해 설계된 시스템에서 작업을 수행할 수 있게 되었습니다. 후에 다수의 Microsoft Windows 응용을 인텔 x86 CPU에 수행하는 문제를 해결하기 위해 VMware가 Windows상에서 수행되는 응용의 형태로 새로운 가상화 기술을 만들었습니다. 이 응용은 게스트(guest)라 불리는 하나 이상의 Windows나 다른 x86용 운영체제 복사본들을 수행하며 각 게스트는 자신의 응용을 수행합니다.(아래 그림 참조)

(좌) 하나의 운영체제와 (우) 3개의 가상 머신을 실행시키는 컴퓨터

Windows는 호스트 운영체제이고 VMware 응용은 가상 머신 관리자(VMM)입니다. VMM은 게스트 운영체제를 수행하고 그들의 자원 이용을 관리하며 각 게스트를 서로로부터 보호합니다.

 현대의 운영체제가 다수의 응용을 신뢰성 있게 수행할 능력이 있다고 해도, 가상화의 이용은 지속해서 성장하고 있습니다. 랩톱과 데스크톱에서 VMM은 체험을 위하거나 또는 다른 호스트용으로 작성된 운영체제상의 응용을 수행하기 위해 다수의 운영체제를 설치할 수 있게 합니다. 예를 들면 x86 CPU 위에서 macOS를 수행하는 Apple 랩톱은 Windows 응용을 수행하기 위해 Windows 10 게스트를 수행할 수 있습니다. 다수 운영체제를 위해 소프트웨어를 작성하는 회사는 가상화를 이용하여 하나의 물리 서버를 이용하여 이들 모든 운영체제를 수행하여 개발, 테스팅, 디버깅을 수행할 수 있습니다. 데이터 센터에서는 가상화가 계산 환경을 수행하고 관리하는 데 일반적인 방법이 되었습니다. VM-ware ESX 및 Citrix XenServer와 같은 VMM은 더는 호스트 운영체제에서 실행되는 것이 아니라 가상 머신 프로세스에게 서비스 및 자원 관리를 제공하는 호스트 운영체제 그 자체입니다.