[cloud computing] 클라우드 컴퓨팅과 가상화 기술

☁️ 클라우드 컴퓨팅과 가상화 기술

가상화(Virtualization) 기술은 클라우드 컴퓨팅을 가능하게 만든 핵심 기술이다.
클라우드에서 자원을 효율적으로 집약하고, 다수의 사용자를 동시에 서비스하기 위해 반드시 필요하다.

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1. 가상화 기술이 등장한 배경

초기의 컴퓨팅 환경을 생각해보자.

• 사용자 100명 → 컴퓨터 100대 제공
• 하지만 실제 사용률을 분석해보니
  실제 사용 중인 자원은 약 30대 분량에 불과함

 그렇다면 이런 의문이 생긴다.

“100명을 서비스하기 위해 꼭 100대의 컴퓨터가 필요할까?”
“30대의 컴퓨터로 100명을 서비스할 수는 없을까?”

이 질문에서 가상화 기술이 출발했다.

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자원 집약(Resource Consolidation)의 필요성

• 하나의 물리적 머신을 여러 사용자가 나눠서 사용
• 단, 사용자는 혼자 쓰는 것처럼 느껴야 함

이를 위해 반드시 필요한 조건:

• 자원 분리(Resource Isolation)
  → CPU, 메모리, 디스크, 네트워크가 철저히 분리되어야 함
• 리소스 간섭이 없어야 함
  → “같이 쓰고 있다”는 느낌이 들면 안 됨
• 추상화(Abstraction)
  → 사용자에게는 항상 동일한 인터페이스 제공

이 문제를 해결하기 위해 등장한 기술이 바로 가상화다.

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2. 가상화 기술이란?

가상화 기술은 물리적인 자원을 추상화하여 가상의 자원으로 만들어내는 기술이다.

• 하나의 물리 머신 위에
• 여러 개의 가상 머신(VM) 을 생성
• 각 VM은 서로 완전히 독립적인 컴퓨터처럼 동작

즉,

“나는 지금 독립적인 리소스를 쓰고 있다”
라는 사용자 경험을 제공하는 것이 가상화의 핵심이다.

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3. 가상화 기술의 동작 방식

기본적인 구조는 다음과 같다.

1. 호스트 머신(물리 서버)
2. 호스트 머신 위에 호스트 운영체제(OS) 설치
3. 그 위에 가상 머신 관리 도구 설치
4. 관리 도구를 통해:
   • 가상 머신 생성
   • 실행 / 중지 / 삭제
   • 각 VM에 서로 다른 운영체제 설치 가능

이 구조 덕분에 다수의 가상 머신을 독립적으로 생성·관리할 수 있다.

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4. 가상화 기술의 핵심 장점 – 템플릿화

가상화 기술의 가장 큰 장점 중 하나는 템플릿(이미지)화가 가능하다는 점이다.

• 가상 머신은 파일 형태로 저장됨
• 사전에 구성된 VM을 템플릿으로 저장
• 동일한 환경을 빠르고 반복적으로 생성 가능

템플릿 활용 예시

• 팀원 간 개발 환경 공유
• 동일한 개발/테스트 환경 보장
• 오토 스케일링 시 VM을 빠르게 복제
• 장애 발생 시 신속한 복구

 이 구조가 바로 클라우드의 자동 확장(Auto Scaling) 을 가능하게 만든다.

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5. 가상화 기술의 분류

1️⃣ 호스트 가상화 (Host Virtualization)

구조

• 물리 머신 위에 호스트 OS 설치
• 그 위에 가상 머신 관리 소프트웨어 설치
• 가상 머신마다 게스트 OS 설치

특징

• 설치 및 사용이 비교적 쉬움
• 일반 PC에서도 사용 가능

단점

• 하드웨어 접근 단계가 많음
• 성능 오버헤드 존재

대표 예시

• VMware Workstation
• VirtualBox

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2️⃣ 하이퍼바이저 가상화 (Hypervisor Virtualization)

구조

• 호스트 OS 없음
• 하이퍼바이저가 하드웨어 위에서 직접 동작

장점

• 하드웨어 접근 단계 감소
• 성능 향상

단점

• 설치와 관리가 어려움
• 비용이 높음
• 추상화 수준이 낮아 제어가 어려움

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 하이퍼바이저의 종류

• Type 1 (네이티브형)
  → 하드웨어 위에서 직접 실행
  → 예: VMware ESXi
• Type 2 (호스트형)
  → OS 위에서 실행
  → 예: VirtualBox

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3️⃣ 컨테이너 가상화 (Container Virtualization)

구조

• 호스트 OS 위에 컨테이너 엔진 실행
• 게스트 OS 없음

장점

• 오버헤드 거의 없음
• 리소스 사용 효율 매우 높음
• 빠른 실행 속도

단점

• 호스트 OS에 의존적
• 커널 공유로 인한 제약 존재

대표 기술

• Docker

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6. 가상화 기술의 장점 정리

• 자원 활용성 향상
  → 적은 물리 자원으로 많은 사용자 서비스 가능
• 안정성
  → 논리적 자원 분리로 서비스 간 영향 없음
• 신속한 복구
  → 파일 기반 관리로 빠른 복원 가능

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7. 하이퍼바이저 정리

• 가상화 소프트웨어
• VMM(Virtual Machine Monitor)라고도 함
• 가상 머신 생성 및 관리 담당

 주요 개념

• Type 1 하이퍼바이저
  → 물리 시스템 위에 직접 설치
• Type 2 하이퍼바이저
  → 호스트 OS 위에 설치

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 KVM (Kernel-based Virtual Machine)

• 리눅스 커널에 KVM 모듈이 설치되면
• 리눅스 OS 자체가 Type 1 하이퍼바이저 역할 수행

QEMU

• 하드웨어 에뮬레이션
• 이기종 환경 테스트 및 성능 실험에 활용

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8. IaC (Infrastructure as Code)

IaC란?

• 인프라 구성을 코드로 정의하는 방식
• 물리 또는 가상 인프라 자동화
• IaaS 환경에서 필수 개념

장점

• 인프라 일관성 유지
• 자동화된 배포
• 재현 가능한 환경 구성

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 Vagrant

• 가상 시스템 환경 구축 도구
• 코딩 가능한 명령어 조합
• 가상 머신 환경을 자동으로 생성

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마무리 정리

가상화 기술은
✔️ 클라우드의 자원 집약
✔️ 자동 확장
✔️ 안정성
✔️ 복원성

을 가능하게 만든 클라우드 컴퓨팅의 기반 기술이다.