VM, Container, Hypervisor, Docker, Kubernetes에 대하여

가상화 전/후 (출처: VMware 'Virtualization Overview')

 

📌 가상화(Virtualization) 기술?

가상화 기술은 서버, 스토리지, 네트워크 및 기타 물리적 시스템을 논리적으로 분리하여 여러 개의 독립적인 환경을 제공하는 기술이다. 이를 통해 하나의 물리적 머신에서 여러 가상 시스템을 동시에 실행할 수 있으며, 각 가상 환경은 메모리, 처리 능력, 스토리지 등의 리소스를 할당받아 운영된다. 또한, 가상화된 자원은 필요에 따라 동적으로 통합하거나 재구성할 수 있어 자원의 효율적인 관리가 가능하다.

 

🔹 주요 활용 예시

• 서버 가상화 (하나의 물리적 서버에서 여러 개의 웹 서버나 데이터베이스 서버 운영 가능)
• 클라우드 컴퓨팅 (클라우드 서비스 제공자가 물리적 하드웨어 위에 여러 가상 서버를 띄워 다양한 서비스 제공 가능)
• 운영 체제 가상화 (하나의 컴퓨터에서 여러 운영 체제를 동시에 실행)
• 테스트 및 개발 환경 (개발자나 QA 팀은 다양한 환경을 빠르게 설정하고, 애플리케이션을 테스트하거나 개발 가능)
• 비즈니스 연속성 (시스템 장애 발생 시 빠르게 가상 서버를 다른 물리적 서버로 이동시키거나 복구 가능)

 

📌 VM(Virtual Machine)이란?

가상 머신은 물리적인 하드웨어 위에 가상화된 하드웨어를 만들어 실행되는 독립적인 컴퓨터 환경으로, 하나의 물리적인 서버 위에 여러 개의 가상 머신을 만들 수 있다. 가상 머신은 하이퍼바이저를 이용해 Host OS 위에 여러 개의 Guest OS를 실행시키는 방식으로 컴퓨터 환경을 가상화하며, 하이퍼바이저는 각 가상 머신에 필요한 CPU, 메모리, 저장공간 등의 자원을 할당하고, 자원 간의 충돌 없이 격리된 환경을 제공한다.

 

📌 Hypervisor란?

하이퍼바이저는 가상화 환경을 관리하는 소프트웨어로, 가상 머신을 생성하고, 그들의 리소스를 할당 및 관리하는 역할을 한다. 가상 머신의 생성부터 삭제까지 가상 머신이 동작하는 모든 환경을 관리하기 때문에, 가상 머신 매니저(Virtual Machine Manager)라고 불리기도 한다. Hypervisor는 크게 Type 1(Bare-metal)과 Type 2(Hosted)로 나뉜다. Type 1 하이퍼바이저는 물리적 서버 위에서 직접 실행되며, VMware ESXi, Xen 등이 포함된다. Type 2 하이퍼바이저는 Host OS 위에서 실행되며, VirtualBox, VMware Workstation 등이 해당된다.

 

+ 추가 지식

OS

 ~> 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 간의 중개자 역할을 하는 핵심 프로그램

 ~> 사용자가 하드웨어를 쉽게 다룰 수 있도록 돕고, 컴퓨터 자원(CPU, 메모리, 저장 장치 등)을 효율적으로 관리

 ~> 여러 프로그램이 원활하게 실행될 수 있는 환경을 제공

Host OS

 ~> 사용자가 직접 설치하고 사용하는, 즉 기존에 실행되고 있는 운영체제

Guest OS

 ~> 가상화 환경에서 실행되는, 즉 하이퍼바이저 위에서 실행되는 운영체제

 

Type 1 하이퍼바이저는 운영 체제 없이 직접 하드웨어를 제어하고 가상 머신을 관리하는 방식이다. 즉, 하이퍼바이저가 물리적 하드웨어 위에서 직접 실행되어 자원을 할당하고 가상 머신을 운영한다.

반면, Type 2 하이퍼바이저는 Host OS 위에서 실행되며, 가상 머신을 실행하기 위해 Host OS의 지원을 필요로 한다. 즉, 하드웨어 자원을 직접 다루는 것이 아니라, 운영 체제를 통해 간접적으로 자원을 활용한다.

간단히 말해, Type 1 하이퍼바이저가 더 밑단에서 하드웨어를 직접 관리한다고 볼 수 있다.

 

📌 Container란?

컨테이너는 애플리케이션과 그 실행 환경을 격리하는 운영 체제 수준의 가상화 기술이다. 가상 머신이 하드웨어와 운영 체제를 가상화하는 것과 달리, 컨테이너는 운영 체제를 공유하면서도 각 애플리케이션이 독립적으로 실행될 수 있도록 격리한다. 이를 통해 더 빠르고 효율적인 리소스 사용이 가능하며, 가벼운 환경에서 애플리케이션을 실행할 수 있다. 이처럼 운영 체제를 가상화하지 않기 때문에 가상 머신보다 자원을 적게 소비하고, 애플리케이션의 실행 속도가 더 빠르다. 또한, 각 컨테이너는 필요한 라이브러리와 의존성만을 포함하므로, 애플리케이션의 이식성이 높고 다양한 환경에서 실행 가능하다.

 

🔹 주요 활용 예시

• 테스트 및 개발 환경 통일 (일관된 개발 환경을 제공하여, 개발자마다 환경이 달라 생기는 문제를 해결)
• 애플리케이션 배포 및 운영 (컨테이너는 애플리케이션과 실행 환경을 패키징하므로, 서버 환경과 무관하게 동일한 방식으로 배포 가능)
• 마이크로서비스 아키텍처 (각 기능을 개별 서비스(컨테이너)로 분리하여 독립적으로 개발 및 배포 가능)
• CI/CD (컨테이너를 이용하면 빌드, 테스트, 배포 과정이 자동화됨)
• 하이브리드 및 멀티 클라우드 운영 (컨테이너는 특정 클라우드 서비스에 종속되지 않으므로, 여러 클라우드 환경에서 일관된 운영 가능)
• 머신러닝 및 데이터 분석 (머신러닝 모델 실행 환경을 컨테이너로 만들어 다른 개발자나 서버에서 쉽게 실행 가능)

 

📌 Docker란?

도커는 컨테이너 기술을 활용하여 애플리케이션과 그 실행 환경을 패키징하고 관리하는 플랫폼으로, 컨테이너의 생성, 배포, 실행을 자동화하여 일관된 실행 환경을 제공한다. 이를 통해 개발자는 로컬 환경에서 테스트한 애플리케이션을 별다른 수정 없이 클라우드나 서버에서도 동일하게 실행할 수 있다.

 

📌 Kubernetes란?

쿠버네티스는 이러한 컨테이너들을 대규모로 관리하고 자동화하는 오케스트레이션 도구로, 컨테이너의 배포, 스케일링, 로드 밸런싱, 장애 복구 등을 지원하여 보다 안정적이고 확장 가능한 시스템 운영을 가능하게 한다. 이를 통해 여러 대의 서버에서 컨테이너를 효과적으로 배치하고 관리할 수 있으며, 필요에 따라 컨테이너 개수를 자동으로 조정하는 등의 기능을 제공한다.

 

+ 추가 지식

오케스트레이션 도구

 ~> 여러 개의 컴퓨터나 서버에서 실행되는 애플리케이션이나 컨테이너를 효율적으로 배포, 확장, 운영하는 데 필요한 작업을 자동화하는 도구

 

📌 VM(Virtual Machine) vs Container

VM vs Container (출처: https://suyeonme.tistory.com/85)

 

✅ 구조적 차이

• 가상 머신 : 독립적인 OS를 가상화하여 자체 OS를 가지고 완전히 격리된 환경을 제공
• 컨테이너 : 하나의 OS 커널을 공유하고 애플리케이션만 격리된 환경에서 실행

✅ 호환성

• 가상 머신 : 다양한 운영 체제를 동시에 실행 가능 (예: Windows OS에서 Linux OS 실행 가능)
• 컨테이너 : Host OS와 동일한 OS 커널을 사용해야 함 (예: Windows OS에서 Linux용 컨테이너 실행 불가능)

✅ 보안

• 가상 머신 : 각 가상 환경이 독립적으로 격리되기 때문에 보안적으로 안전
• 컨테이너 : 커널을 공유하기 때문에 보안 취약점 발생 우려

 

📌 Docker vs Kubernetes

Docker vs Kubernetes (출처: https://pythontoomuchinformation.tistory.com/286)

 

⚡ 간단 요약

도커는 컨테이너를 만들고 실행하는 도구이고, 쿠버네티스는 여러 컨테이너를 효율적으로 관리하고 조정하는 오케스트레이션 도구이다. (🚨 주의 : 도커 역시 여러 개의 컨테이너를 다룰 수 있지만, 개별 컨테이너 관리에 적합)

 

 

+ 출처

https://aws.amazon.com/ko/what-is/virtualization/

https://www.redhat.com/ko/topics/virtualization/what-is-a-virtual-machine

https://daaa0555.tistory.com/464