가상 머신의 이해

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12. 가상 머신의 이해¶

하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)라고 하는 소프트웨어가 Host OS 상위에 설치
- VMWare, Parallels Desktop (Mac)

전가상화: 각 가상머신이 하이퍼바이저를 통해서 하드웨어와 통신
- 하이퍼바이저가 마치 하드웨어인 것처럼 동작하므로, 가상머신의 OS는 자신이 가상 머신인 상태인지를 모름

반가상화: 각 가상머신에서 직접 하드웨어와 통신
- 각 가상머신에 설치되는 OS는 가상 머신인 경우, 이를 인지하고, 각 명령에 하이퍼바이저 명령을 추가해서 하드웨어와 통신

최근 HW 성능 개선으로 전가상화 기술을 선호

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 모드사용
KVM은 각 가상 시스템에 대응하는 KVM 프로세스 실행, KVM 모듈(/dev/kvm)을 통해 vCPU 사용
KVM 프로세스 기반 게스트 커널(VMX non-root / RING 0 사용), QEMU 장치 에뮬레이터가 로드됨
게스트 커널 위에서 실행되는 응용 프로그램은 VMX non-root / RING 3 사용
게스트 커널이 물리적 HW 자원 필요시, VM exit 가 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

가상 머신은 컴퓨터 하드웨어를 가상화 (하드웨어 전체 추상화)
- 하이퍼바이저 사용, 추가 OS 필요등 성능 저하 이슈 존재
Docker는 운영체제 레벨에서 별도로 분리된 실행환경을 제공 (커널 추상화)
- 마치 리눅스 처음 설치했을때와 유사한 실행환경을 만들어주는 리눅스 컨테이너 기술 기반
- 리눅스 컨테이너 기술이므로 macOS나 windows에 설치할 경우는 가상 머신 기반 제공

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 (실무에 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)

docker pull ubuntu:latest
docker images
docker run -i -t --name hello ubuntu /bin/bash
docker start hello
docker restart hello
docker attach hello

컴퓨터를 키면
- BIOS가 특정 Storage 읽어와 bootstrap loader를 메모리에 올리고 실행함
- bootstrap loader 프로그램이 있는 곳을 찾아서 실행시킴