개발자를 위한 인프라 기초 총정리 - 가상화

가상화 Virtualization

가상화란 쉽게 말해 컴퓨터 안에 독립적인 컴퓨터를 만드는 것입니다. 왜 컴퓨터 안에 컴퓨터를 만들까요? 주요한 목적 중 하나는 물리적인 리소스를 여러 사용자 또는 환경에 배포해서 제한된 리소스를 최대한 활용하기 위함입니다.

예를 들어 다음과 같이 세 개의 물리 서버가 있는데 사용량이 크지 않은 경우를 봅시다.

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

이럴 때는 가상화를 이용해 하나의 서버에 두 개의 서버를 독립적으로 분리하면 영향을 받지 않고 리소스를 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.

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

특히 하나의 서버 자원을 여러 사용자들이 나눠서 사용하는 클라우드 컴퓨팅의 기반이 됩니다.

호스트형 서버 가상화

http://www.govmlab.com/news-section-3/

하드웨어 위에 호스트 OS 를 설치하고 OS에서 가상화 SW를 이용해 게스트 OS를 작동시키는 기술입니다. 가상화 SW 를 설치하면 쉽게 가상 환경을 구축할 수 있기 때문에 개발 환경 구축 등에 주로 사용합니다. 오라클의 Virtual Box 나 VMware 가 있습니다.

하지만 OS 상에서 또 다른 OS 가 돌아가므로 자원이 많이 소비되고 느리다는 단점이 있습니다.

하이퍼바이저형 가상화

https://www.docker.com/resources/what-container

하드웨어 상에 가상화를 전문적으로 수행하는 SW 인 하이퍼바이저(Hypervisor)를 올라가는 방식입니다. 이 하이퍼바이저가 하드웨어와 가상 환경을 제어합니다. 호스트 OS 가 없어져서 조금 덜 부담되지만 그래도 각 VM(Virtual Machine)마다 게스트 OS 가 돌아가기 때문에 가상 환경 시작에 걸리는 오버헤드가 커집니다. 클라우드의 가상 머신에서도 사용하는 방법입니다.

컨테이너 Container

https://www.docker.com/resources/what-container

컨테이너는 오버헤드를 최소화하기 위한 방법입니다. 호스트 OS 상에 독립적인 공간을 만들고 별도의 서버인 것처럼 사용합니다. 따라서 각 컨테이너는 같은 호스트 OS 를 공유하기 때문에 오버헤드가 적고 고속으로 동작합니다. 항구의 컨테이너처럼 안에 필요한 것을 모두 담고 다른 컨테이너와 격리시켜놓은 것이라고 볼 수 있습니다.

컨테이너는 애플리케이션 실행에 필요한 모듈을 하나로 모을 수 있기 때문에 여러 개의 컨테이너를 조합해서 하나의 애플리케이션을 구축하는 마이크로서비스와 잘 맞습니다.

도커 Docker

https://www.docker.com/

도커는 애플리케이션 실행에 필요한 환경을 이미지로 만들고 해당 이미지를 활용해 다양한 환경에서 실행 환경을 구축하기 위한 오픈소스 플랫폼입니다. 도커는 내부에서 컨테이너를 사용합니다.

일반적인 개발 환경에서는 잘 동작하다가 갑자기 스테이징이나 운영 환경으로 가면 동작하지 않는 경우가 있습니다. 이런 인프라 환경을 도커를 이용해 컨테이너로 관리하면 어떨까요? 필요한 것을 모두 컨테이너로 모아서 이미지로 만드는 것입니다.

https://foxutech.com/how-to-build-a-docker-image-using-jenkins/how-to-build-a-docker-image-using-jenkins-2/

좀 더 자세히 보면 개발자가 커밋을 할 때마다 CI 를 통해 도커 이미지로 빌드를 하고 해당 이미지를 관리합니다. 그리고 개발 환경이든 테스트 환경이든, 실제 운영 환경이든 해당 이미지를 배포하면 컨테이너에서 독립적으로 배포된 환경에서 동작하기 때문에 오류 없이 동작할 수 있습니다.

쿠버네티스 Kubernetes

실제 애플리케이션은 여러 컨테이너에 걸쳐 있고 이러한 컨테이너는 여러 서버에 배포되어 있습니다. 이렇게 여러 대의 서버나 하드웨어를 모아서 한 대처럼 보이게 하는 기술을 클러스터링(clustering)이라고 합니다. 이를 통해서 가용성과 확장성을 향상시킬 수 있습니다.

이런 멀티호스트 환경에서 컨테이너를 클러스터링하기 위한 툴을 컨테이너 오케스트레이션 툴이라고 합니다. 오케스트레이션 툴은 컨테이너들을 클러스터링하기 위해 컨테이너 시작 및 정지와 같은 조작, 호스트 간 네트워크 연결, 스토리지 관리, 컨테이너를 어떤 호스트에서 가동시킬지와 같은 스케줄링 기능을 제공합니다.

https://kubernetes.io/ko/

위에서 잠시 살펴봤지만 컨테이너 오케스트레이션 툴의 사실 상 표준은 쿠버네티스입니다. 쿠버네티스는 구글을 중심으로 한 오픈소스로 다양한 기업이 개발에 참여하고 있습니다. 하지만 온프레미스 환경에서 쿠버네티스 환경을 대규모로 구축하고 운영하는 것은 쉽지 않습니다. 내부적으로 인프라 기술자가 없다면 퍼블릭 클라우드에서 제공하는 서비스를 이용하는 것도 좋습니다.