#20230330

eeapbh·2023년 3월 30일

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가상화(하이퍼바이저/오픈스택)

가상화란?

가상화는 단일한 물리 하드웨어 시스템에서 여러 시뮬레이션 환경이나 전용 리소스를 생성할 수 있는 기술
하이퍼바이저라 불리는 소프트웨어가 하드웨어에 직접 연결되며 1개의 시스템을 가상 머신이라는 별도의 고유하고 안전한 환경으로 분할할 수 있다.
이러한 VM은 하이퍼바이저의 기능을 사용하여 머신의 리소스를 하드웨어에서 분리한 후 적절하게 배포한다.
가상화는 기존 제품을 최대한 활용할 수 있도록 지원한다.
하이퍼바이저가 설치된 물리 하드웨어를 호스트라고 하며 그 리소스를 사용하는 여러 VM을 게스트라고 한다.
이러한 게스트는 CPU, 메모리, 스토리지 등의 컴퓨팅 리소스를 처리하는 리소스의 풀로, 쉽게 재배치할 수 있다.
운영자는 필요할 때 필요한 리소스가 게스트에 제공될 수 있도록 CPU, 메모리, 스토리지, 기타 리소스의 가상 인스턴스를 제어할 수 있다.

가상화 종류

전가상화(Full-Virtualization)
- 게스트 OS 명령이 Binary Translation 과정을 거쳐 하이퍼바이저의 중재를 통해서 하드웨어로 전달이 된다. Binary Translation 과정에서 지연이 발생한다.
반가상화
- 전가상화와 달리 Binary Translation 과정 없이 하이퍼콜이라는 인터페이스를 통해 게스트 OS 명령이 하이퍼바이저를 거쳐서 하드웨어로 전달된다. Binary Translation 과정에서 발생하는 오버헤드가 없어서 전가상화보다 빠르다.
  
  -> 반가상화에서는 guest os를 수정(커널 수정)해야한다. 성능 높임
하드웨어 지원 가상화 (HVM)
- 전가상화에서 성능 하락을 일으켰던 Binary Translation을 하이퍼바이저가 아닌 CPU에서 대신 처리하게 됨으로써 큰 폭의 성능이 향상되었다.

하이퍼바이저 타입

타입1 (native 또는 bare-metal) 클라우드 환경

Xenserver, KVM : aws가 이용하고있음
운영체제가 프로그램을 제어하듯이 하이퍼바이저가 해당 하드웨어에서 직접 실행되며 게스트 운영체제는 하드웨어 위에서 2번째 수준으로 실행된다.
대표적인 타입1 하이퍼바이저로는 Citrix의 Citrix Hypervisor(구 XenServer), VMware의 vSphere Hypervisor (구 ESXi Server), Microsoft의 Hyper-V, Linux의 KVM(Kernel Based Virtual MAchine)이 있다.

타입2 (hosted) - 느리다.실습용

하이퍼바이저는 일반 프로그램과 같이 호스트 운영 체제에서 실행되며 VM 내부에서 동작되는 게스트 운영체제는 하드웨어에서 3번째 수준으로 실행된다.
VM의 대표적인 종류는 VMware Workstation Pro, VMware Workstation Player, VMware Fusion, 리눅스 QEMU, 마이크로소프트의 버추얼 PC와 버추얼 서버, ORacle(SUN)의 버추얼박스가 있다.

하이퍼바이저 타입 비교

-> Customize Hardware 클릭

ESXi(VMware Workstation Pro)
CPU : 6C(8C-2C(host))
RAM : 10GB(16GB-6GB(host))
SSD : 128GB(동적할당)
NET : Bridge(public),
vSwitch(private; 10.31.0.0/24)
IMG : VMware ESXi.iso
username : root
password : Kosa0220!

dashboard
thin 동적 할당 - 실습용
thick 정적 할당(고정크기) - 실무용 - 성능 높음

thin provisioning

가상 디스크가 최초 0 Byte 부터 생성 되어 사용한 만큼 시간이 지남에 따라 증가하는 형태
예를 들어 VM 생성시 100G를 할당하고 10G의 OS를 설치 했다고 했을 시 실제 차지하는 물리 디스크 용량은 10G
장점
가상디스크의 생성이 빠르고 저장공간의 절약에 유리.
단점
"thick" 방식 보다 성능이 높지 않음.
가상 디스크에 파일을 삭제해도 파일 테이블의 index만 삭제하게 되므로 실제 물리 디스크 상에서는 줄어들지 않음.

thick provisioning

가상 디스크가 생성 될때 할당한 디스크 사이즈 만큼 실제 물리디스크에 할당하는 방식
thick 방식의 두가지 유형
lazy zeroed(느리게 비워지는 thick) : 가상 디스크가 생성 될때 실제 물리 디스크상에 있던 old data를 지우지 않고 생성되어 빠르게 가상디스크가 생성되는 장접이 있지만 데이터 쓰기 시에 "zeroed out" 과정을 거쳐야 하므로 IOPS 가 떨어짐
eager zeroed(빠르게 비워지는 thick) : 가상 디스크가 생성될 때 실제 물리 디스크에 있던 old data를 지우고 생성 되므로 느리게 생성되는 단점이 있지만 데이터 쓰기 시에 "zeroed out" 과정을 거치지 않아 IOPS에 이점이 있음.
old data를 지우고 가상디스크가 생성 되므로 lazy zeroed 유형보다 eager zeroed 유형이 보안상에 이점이 있음.
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