가상화이해(VM과 Docker 비교)

2023-02-17 1 분 소요

(멀티테스킹) 운영체제는 각 프로세스마다 독립적인 고유 공간(메모리)를 갖도록 보장한다. 이때 메모리는 가상 메모리를 의미한다.
가상 메모리란 RAM(실제 메모리)과 하드디스크를 합쳐서 마치 하나의 메모리처럼 사용하도록 추상화해 놓은 것.
- 32bit 운영체제일 경우, 운영체제가 프로세스 하나 당 4GB를 사용할 수 있다고 알려줌 (사실 4GB만큼의 공간 제공 못함. 하지만 프로세스 역시 한번에 4GB를 동시에 사용하지는 못함. 따라서 당장 실행에 필요한 부분만 메모리(RAM)에 올리고 나머지 부분은 하드디스크 스왑공간에 저장되어 있음)

클라우드 컴퓨팅 업체들은 고성능 컴퓨터의 능력을 조금씩 분할하여 한 대의 물리적인 컴퓨터를 여러 사용자들이 공유해서 사용하게 하는데, 각 사용자 입장에서는 자신만의 독자적인 컴퓨터라 존재하는 것처럼 인식된다.
이렇게 사용자가 느끼는 독자적인 컴퓨터를 가상 머신(virtual machine)이라고 부르며, 이를 지원해 주는 기술을 가상화(virtualization) 기술이라고 부른다.

컴퓨터당 물리적인 NIC 카드는 1개 밖에 없음. 그리고 그 NIC 카드를 동작시키는 driver도 1개 존재.
하지만 만약 VMware를 설치하면 Virtual NIC Driver(VMnet)라는 driver들이 여러 개 생긴다.
그리고 각 VMnet 위에 guest 컴퓨터를 구현한다. (h/w ~ kernel ~ user mode)
- 이때 guest 컴퓨터의 hw단의 NIC는 소프트웨어로 구현한 것이다. (= sw NIC)
하지만 실제 물리적인 NIC 카드는 1개인데, guest 컴퓨터들은 어떻게 인터넷을 이용하는 걸까?
- s/w NIC은 각각 Virtual NIC Driver에 연결된다.
- 즉 s/w NIC은 Virtual NIC Driver를 마치 L2 스위치 처럼 쓴다.
동작 경로
- GuestOS가 인터넷에 접속할 때, 자신의 SW NIC → VMnet#n으로 접근하고, VMnet#n은 다시 VMnet#0으로 접근한다. 이때 VMnet#0이 공유기(NAT)처럼 동작함.
- VMnet#0은 HostOS의 Driver를 거쳐 Host의 NIC과 통신함.
결과적으로, 가상화 기술을 사용해서 컴퓨터 한대를 여러 대 처럼 사용할 수 있게 됨.

만약 우리가 VMware를 사용한다고 할 때, 우리가 사용하는 프로세스는 몇 개인가?

→ host에서 띠우고 있는 Process 1개, Host OS(window) 1개, guest os#1의 user process, linux os, swNIC 까지… guestOS가 2개라면 배로 늘어남 → 너무 많은 메모리 필요
근데 우리는 왜 guest os를 사용하는가? 그냥 그 프로그램을 사용하려는데 window os 말고 linux os가 필요하기 때문임.
하지만 guest os는 그냥 컴퓨터 자체를 소프트웨어로 구현함. 우리가 필요한 것은 그냥 프로세스를 구동할 수 있는 os 만 필요하지 컴퓨터까지 필요한 것이 아님.
위 그림에서 4,5,7,8번이 꼭 필요한가? → 도커의 등장 이유

Container Runtime이 OS 역할을 해줌
- 각 컨테이너가 kernel 및 하드웨어 자원을 필요로하면 Container Runtime에 요청
- Container Runtime이 host OS와 통신
OS도 일종의 프로그램임. Container Runtime이 이 OS를 여러 번 실행한 것 처럼 각각의 컨테이너가 독립적으로 os를 활용할 수 있도록 해줌. (마치 word 파일 여러 개를 띄우고 각각 작업하듯이)

참고