들어가며
지난 글에서 가상화의 개념에 대해 알아봤습니다. 가상화는 컴퓨팅 자원들을 추상화하여, 하나의 단일 컴퓨팅 자원을 여러 논리적인 자원처럼 동작시키거나, 반대로 여러 개의 자원을 하나의 자원처럼 동작시키는 개념이었죠. 그렇다면 가상화 개념은 언제, 어떤 필요에 의해 등장하게 된 것일까요?
- 지난 글 참조 ✔️ [가상화] 1. Virtualization(가상화) 개념 쉽게 이해하기
무어의 법칙과 가상화의 필요성
무어의 법칙이란 반도체 칩의 성능 즉, 메모리의 용량이나 CPU의 속도가 약 24개월마다 2배로 증가하고, 가격은 2배씩 낮아진다는 법칙입니다. 인텔의 공동 창업자인 골든 무어가 1965년에 발표한 내용이기 때문에 무어의 법칙이라고 불립니다. 위 그래프를 보면, 실제로 2년마다 단일 칩을 구성하는 트랜지스터 개수가 지수적으로 증가하는 것을 알 수 있죠. 그런데, 무어의 법칙과 가상화가 대체 어떤 관계가 있는 걸까요?
가상화가 처음 등장했던 1960~70년대 상황을 살펴봅시다. 무어의 법칙에 의해 하드웨어의 성능은 빠르게 증가하는 가운데, 그 당시 소프트웨어의 발전 속도는 하드웨어의 발전 속도를 따라가지 못했습니다. 위의 타임라인을 보면 소프트웨어는 1990년대 이후 급격히 발전한 것을 볼 수 있죠.
소프트웨어가 요구하는 서버 사양에 비해 소프트웨어를 실행 중인 서버의 성능이 훨씬 좋다 보니, 서버의 성능을 10% 수준밖에 활용하지 못하는 엄청난 비효율이 발생했습니다. 심지어 그 당시 컴퓨팅 자원들은 지금보다 훨씬 비쌌습니다. 그 비싼 서버를 여러 대 구입해서 성능의 10%만 사용해야 한다니, 이것은 꽤 심각한 문제였을 것입니다.
이러한 비효율 문제를 해결하기 위해 고안된 것이 바로 가상화 개념입니다. 한 대의 서버를 마치 여러 대의 서버처럼 사용할 수 있다면? 즉, 한 대의 서버 위에 동시에 여러 개의 OS를 설치하고 여러 애플리케이션을 실행시킬 수 있다면, 자원 비효율 문제를 해결할 수 있었던 것이죠. 실제로 가상화 적용 이후 5~15%에 그치던 자원 사용률은 60~80% 수준까지 향상되었다고 합니다.
서버를 가상화할 수 있다면?
서버를 가상화하는 것이 어떻게 자원 비효율 문제를 해결할 수 있다는 것일까요? 간단한 예시를 들어봅시다.
씽씽이는 3대의 서버가 필요합니다. 한 대의 서버는 메일용, 한 대의 서버는 WEB용, 다른 한 대는 APP 구동용으로 구분해서 사용하려고 해요. 하지만 씽씽이가 각 서버에서 실행할 애플리케이션은 기껏해야 서버 성능의 30%만 사용하면 충분합니다. 이때, 위와 같이 3대의 물리 서버를 각각 구성하고 각 서버의 30%씩만 사용한다면, 남는 자원들이 너무 아깝다는 생각이 들지 않나요? 이것이 가상화 이전에 자원을 활용하던 방식이었습니다.
하지만, 만약 한 대의 서버를 가상화하여 두 대의 서버처럼 사용할 수 있다면 어떨까요? 씽씽이는 두 대의 실물 서버만으로 3대의 서버를 가진 것과 같은 효과를 얻을 수 있을 것입니다. 서버 사용률 또한 30%에서 60%로 증가하겠죠. 원한다면 한 대의 서버를 3대의 서버처럼 동작시키는 것도 가능합니다. 그 경우에는 한 대의 서버를 무려 90% 효율로 사용할 수 있겠죠? 이렇게 하드웨어와 소프트웨어 간의 성능 차이로 인한 컴퓨팅 자원 활용의 비효율 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 가상화입니다.
가상화의 발전 과정
최초의 가상화 기술은 1960년대 후반 IBM의 서버 컴퓨터인 메인프레임에서 처음 적용되었습니다. IBM에서 완전한 가상화를 구현한 최초의 하이퍼바이저인 CP-40을 개발한 것입니다. 하이퍼바이저는 간단히 가상화를 구현시켜주는 OS 정도로 이해하면 될 것 같습니다. (다음 포스트에서 다룰 예정입니다.)
2000년대에 들어서며 VM(Virtual Machine)을 생성하고 배포할 수 있는 다양한 서버 가상화 솔루션이 등장하기 시작합니다. 이때, VM이란 하드웨어 가상화에 의해 독립적인 OS를 갖는 가상 컴퓨팅 환경입니다. 2001년에 첫 가상화 상용 솔루션인 VMware의 Workstation이 출시되었으며, 2003년에는 Citrix의 Xen(젠)이라는 오픈 소스 솔루션이 출시됩니다. 이후 여러 회사에서 서버 가상화 플랫폼을 개발했고, VM의 배포 및 관리를 도와주는 다양한 자동화 및 오케스트레이션 툴이 개발되었습니다.
2010년대 이후 가상화의 화두는 단연 컨테이너일 것입니다. 컨테이너는 애플리케이션 가상화로, VM과 달리 OS를 포함하지 않습니다. 즉, 하드웨어와 호스트 OS 는 그대로 둔 채 애플리케이션 영역만 캡슐화하여 격리하는 방식입니다. VM에 비해 가볍고, 배포가 빠르며, 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있어 최근에 많이 활용되고 있습니다. 2013-14년에 차례로 등장한 Docker와 Kubernetes가 대표적인 컨테이너 배포 플랫폼입니다.
마치며
가상화의 등장 배경과 발전 과정에 대해 간단히 알아보았습니다. 다음 포스트부터는 본격적으로 VM과 컨테이너에 대해 다루어 보도록 하겠습니다.
참고 자료
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