14. 가상머신(Virtual Machine)
하나의 하드웨어(CPU, Memory등) 에 다수의 운영체제를 설치하고, 개별 컴퓨터처럼 동작하도록 하는 프로그램
구분 기준에 따라 타입이 나뉨
virtual Machine type1(native 또는 bare metal)
하이퍼 바이저(또는 VMM): 운영체제와 응용프로그램을 물리적 하드웨어에서 분리하는 프로세스
하이퍼 바이저(또는 VMM) 라고 하는 소프트웨어가 HW에서 직접 구동
Xen, KVM
virtual Machine type2
하이퍼 바이저(또는 VMM)라고 하는 소프트웨어가 HostOS 상위에 설치
VMWare, Parallels Desktop(Mac)
전가상화(Full Virtualiztion)
각 가상 머신이 하이퍼 바이저(VMM)를 통해 하드웨어와 통신
하이퍼바이저가 마치 하드웨어 인것처럼 동작하므로, 가상머신의 OS는 자신이 가상머신인 상태인지를 모름.
반가상화
각 가상 머신에서 직접 하드웨어와 통신
각 가상 머신에 설치되는 OS는 가상머신인 경우 이를 인지하고, 각 명령에 하이퍼 바이저 명령을 추가해서 하드웨어와 통신
최근 H/W 성능 개선으로 전가상화 기술 선호
VMWare:
대중적인 가상 머신 프로그램
컴퓨터 구조, 시스템프로그래밍 할 때, VMware위에 Linux 설치해서 진행했음.
KVM
AWS(아마존 클라우드 컴퓨팅 서비스 등)에서 사용
Intel-VT등 가상화 기능을 가진 CPU에서는 VMX root/ VMX non-root 모드 존재
각 모드별로 protection ring 0~3 지원
가상화 기능을 사용하지 않을 시 VMX root 모드 사용
KVM은 각 가상 시스템에 대응하는 KVM프로세스 실행, KVM모듈을 통해 vCPU 사용
KVM 프로세스 기반 게스트 커널 ( VMX non-root/RING 0), QEMU 장치 에뮬레이터가 로드됨
게스트 커널 위에서 실행되는 응용프로그램은 VMX non-root/RING3 사용
게스트 커널이 물리적 HW 자원이 필요하면 VM exit 발생, KVM 모듈에서 해당 요청 처리
일반 HW 자원은 QEMU장치 에뮬레이터에서 처리
QEMU 장치 에뮬레이터는 VMX root/ RING3 를 통해, 호스트 커널에 요청후, 해당 데이터는 공유 메모리를 통해 KVM게스트 커널과 공유
Docker(가상머신 vs Docker)
가상머신은 컴퓨터 하드웨어를 가상화(하드웨어 전체 추상화)
하이퍼 바이저 사용, 추가 OS 필요 등 성능 저하 이슈 존재
Docker는 운영체제 레벨에서 별도로 분리된 실행환경을 제공(커널 추상화)
마치 리눅스 처음 설치했을 때와 유사한 실행환경을 만들어주는 리눅스 컨테이너 기술기반
리눅스 컨테이너 기술이므로 macOS나 windows에 설치할 경우, 가상머신 기반 제공
가상 머신 정리
Bare-Metal(type1)방식이 가장 성능이 좋음
하드웨어에 직접 엑세스 하기 때문
AWS (클라우드 컴퓨팅) 환경 에서도 Bare-Metal 기반이 가장 머신 기술 활용(KVM)
Docker는 경량 이미지로 실행환경을 통째로 백업, 실행이 가능(실무에 많이 사용)
Data Engineering 에서 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 및 실행)
Java Virtual Machine
가상머신과는 다른 목적(응용프로그램 레벨에서 가상화)
Java 컴파일러는 CPU dependency를 가지지 않는 bytecode를 생성
이 파일을 Java Virtual Machine에서 실행
각 운영체제를 위한 Java Virtual Machine 프로그램 존재.
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