1) 가상화 의미
가상화(Virtualization)는 서버에 독립된 OS들을 설치하고 운영할 수 있는 시스템을 말한다. 물론 가상화는 쓰이는 분야에 따라 의미가 조금씩 다르다. 어쨌든 한정된 자원을 활용하여 여러 논리적인 시스템을 구성(그 반대도 포함)하는 것이 가상화의 핵심이다. 백엔드에게 있어서 가상화는 친숙하며 필수적인 존재이다. 가상화된 서버를 대여하고, 가상화 된 여러 OS를 다룸으로써 효율적인 비용으로 가용성을 높일 수 있기 때문이다.
2) 서버 가상화 종류
가상화 중에서도 서버를 가상화하는 방법은 여러가지가 있지만 크게 두 가지로 나누어보았다.
먼저, 하드웨어를 가상화하는 것으로 하드웨어 에뮬레이션이라고 부른다. 이는 하드웨어라는 물리적인 장치 위에
여러 가상화된 하드웨어를 소프트웨어로 구성한 뒤, 여러 OS를 구동한다.
위 그림에서는 하나의 가상머신(VM)만이 존재하지만 여러 VM이 존재할 수도 있다. 비디오 게임을 컴퓨터 환경에서 구동하기 위해 에뮬레이터를 사용해본 경험이 있다면 익숙할 것이다. 비디오 게임기에서만 구동되던 게임을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있었던 것은 비디오 게임기 하드웨어를 본 뜬 가상 머신, 에뮬레이터가 존재하기 때문이다. 이처럼 에뮬레이터는 하드웨어의 제약을 덜 받을 수 있는 방법이다. 따라서 기존의 OS를 변경하지 않아도 다양한 프로그램을 실행시킬 수 있다.
하지만 별도의 VM을 구성하고 그 위에 OS를 구동시켜야한다는 점에서 많은 리소스를 사용하게 되며, 이는 성능 저하를 일으키는 고전적인 방법이다. 하드웨어 위에 또 다른 가상화된 하드웨어를 올리지 않고 가상화를 하는 방법으로는 하이퍼바이저 가상화가 있다.
하이퍼바이저란, 하드웨어의 인터페이스를 가상화한 것이다. 컴퓨터의 핵심 장치인 CPU는 각 제조사별로 사용하는 명령어 셋이 다르기에 인터페이스도 제각각이다. 여러 OS를 구동시키기 위한 목적을 지닌 가상화 기술에서 하드웨어 인터페이스를 표준화하는 것은 매우 중요하다.
하이퍼바이저 가상화는 크게 전가상화와 반가상화로 나뉜다. 두 가지 방식 다 하이퍼바이저 위에서 독립된 OS들을 실행할 수 있다.
전가상화는 하이퍼바이저가 여러 OS의 명령들을 받아서 처리한다. 이 때, 각 OS의 명령어가 조금씩 다르기 때문에 하이퍼바이저는 일종의 번역기 역할을 한다. 따라서 OS들은 본인들이 직접 하드웨어를 접근하는 것으로 인식한다. 하지만 하드웨어를 제어하는 것은 하이퍼바이저의 몫이다. 가상화 기술을 사용하기 위해 OS에 별도로 조작을 할 필요가 없다. 하이퍼바이저가 다 처리하기 때문이다. 하지만 그만큼 속도가 느리다는 단점이 있다.
반가상화는 OS가 하드웨어에게 직접 제어 명령어를 내린다. 하이퍼바이저는 이를 하드웨어에 전달할 뿐이다. 따라서 전가상화에서처럼 일종의 번역처리가 이뤄지지 않는다. 대신 OS의 커스텀된 커널 기능을 사용해야 하기 때문에 리눅스 같이 오픈소스 환경에서 가능하다. 하이퍼바이저는 여러 OS들을 적절히 관리하며 하드웨어를 중재하는 역할만 한다. 각 OS들은 직접 하드웨어에 접근하는 일반적인 구동 환경과 비슷한 속도를 낼 수 있다.
3) 가상화가 필요한 이유
가상화가 필요한 이유는 서버 운영 관점에서 매우 중요하다. 여기서 운영에는 테스트와 배포 등이 포함된다. 가상화를 사용하면 물리적인 컴퓨터를 여러 개의 논리적 서버로 나눌 수 있다. 그 반대도 가능하다. 따라서 기업 입장에서는 이용량에 따라 적절히 리소스 할당을 조절할 수 있는 가상화를 선호할 수밖에 없다.(AWS, GCP 같은 클라우드 컴퓨팅 환경이 주요 운영 기술로 활용되는 이유이기도 하다) 또한 가상화 된 환경은 하드웨어 환경과 독립적이기 때문에 얼마든지 배포가 가능하다. 후술할 도커 컨테이너의 경우도 주요 이점 중 하나가 바로 배포의 용이성이다.
지난 해, 교내 수업 팀 프로젝트를 통해 가상화 된 환경의 중요성을 알았다. 필자의 노트북에서 실행되는 스프링부트와 H2 DB의 연동이 다른 팀원의 노트북에서는 진행되지 않는 경우가 많았다. 여기서 가장 큰 문제라고 느낀건 이것이 과연 코드의 문제인건지 단순히 컴퓨터 세팅의 문제인건지 알 수가 없었다는 것이다. 가상화 된 환경을 통해 정상적인 실행임을 확인했다면 다른 환경에서 실행이 되지 않았을 때 적어도 이것이 코드 상의 문제는 아님을 판단할 수 있다. 이것만으로도 개발에 소요되는 시간을 줄일 수 있을 것이다. 물론 소규모 단위의 프로젝트에서도 큰 이점으로 작용하는 가상화가 엔터프라이즈의 거대 프로젝트에서는 얼마나 더 크게 작용할지는 실제 실무경험을 통해 제대로 확인할 수 있을 것이다.
출처 :
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