서버 가상화의 개념

서버 가상화(Server Virtualization)는 하나의 물리 서버 위에 여러 개의 독립된 가상 서버(Virtual Machine, VM)를 구동하는 기술이다. 물리 서버 한 대가 CPU, 메모리, 디스크 자원을 충분히 갖추고 있어도 단일 OS만 실행하면 자원 활용률이 낮은 경우가 많다. 가상화는 이 유휴 자원을 논리적으로 분할하여 여러 OS와 서비스를 동시에 운영함으로써 하드웨어 투자 대비 효율을 극대화한다.

하이퍼바이저란

하이퍼바이저(Hypervisor)는 물리 하드웨어와 가상 머신 사이에서 자원을 분배하고 격리하는 소프트웨어 계층이다. 각 VM은 자신이 독립된 물리 서버 위에서 동작하고 있다고 인식하지만, 실제로는 하이퍼바이저가 CPU 시간, 메모리 공간, 디스크 I/O, 네트워크 대역폭을 중재하고 있다. 하이퍼바이저의 핵심 역할은 격리(Isolation)다. 하나의 VM에서 장애가 발생해도 같은 물리 서버 위의 다른 VM에 영향을 주지 않는다.

Type 1 하이퍼바이저

Type 1(베어메탈) 하이퍼바이저는 물리 하드웨어 위에 직접 설치되어 동작한다. 호스트 OS가 따로 존재하지 않으며, 하이퍼바이저 자체가 하드웨어를 제어한다. VMware ESXi, Microsoft Hyper-V(Server Core), Citrix Hypervisor(구 XenServer), KVM이 대표적이다. KVM은 특이하게 리눅스 커널 자체가 하이퍼바이저 역할을 겸하는 구조로, 리눅스 커널 모듈로 동작하면서 각 VM을 일반 리눅스 프로세스로 관리한다. Type 1은 하드웨어에 직접 접근하므로 오버헤드가 적고 성능이 우수하여 서버 환경의 프로덕션 가상화에 사용된다.

Type 2 하이퍼바이저

Type 2(호스팅) 하이퍼바이저는 기존 운영체제(호스트 OS) 위에 애플리케이션으로 설치된다. VirtualBox, VMware Workstation, Parallels Desktop이 대표적이다. 호스트 OS를 거쳐야 하므로 Type 1 대비 성능 오버헤드가 크다. 서버 프로덕션 환경보다는 개발자의 로컬 테스트 환경, 교육 목적에 주로 사용된다.

가상화가 가져온 변화

가상화 이전에는 서비스 하나당 물리 서버 한 대를 배정하는 것이 일반적이었다. 보안 격리와 장애 격리를 위해 불가피한 선택이었지만, 서버 자원 활용률이 평균 10~15%에 불과했다. 가상화 도입 후 하나의 물리 서버에서 수십 개의 VM을 운영할 수 있게 되면서 자원 활용률이 60~80%까지 올라갔다. 서버 구매 비용, 전력 소모, 데이터센터 공간이 획기적으로 절감되었다. 또한 VM은 스냅샷 생성, 복제, 마이그레이션이 가능하므로 운영 유연성이 비약적으로 향상되었다.

가상화와 클라우드의 관계

퍼블릭 클라우드의 기반 기술이 바로 서버 가상화다. AWS EC2 인스턴스를 생성하면 그것은 아마존 데이터센터의 물리 서버 위에서 하이퍼바이저가 할당한 VM이다. 사용자는 물리 서버의 존재를 인식할 필요 없이 VM을 생성, 삭제, 확장할 수 있다. 가상화가 없었다면 클라우드 컴퓨팅이라는 개념 자체가 성립하지 않았을 것이다.

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