가상화

왜 배우는가: 가상화는 서버 통합, 클라우드, 데스크톱 가상화(VDI)의 공통 기반 기술이어서 정보관리기술사 시험에서 원리와 효율화 효과를 묻는 문제로 반복 출제된다. 운영체제 구조와 함께 이해해야 답안의 논리가 선다.

출제 이력: 제129회 2교시 1번, 제104회 2교시 6번, 제92회 2교시 1번, 제89회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

가상화는 물리적 컴퓨팅 자원(CPU·메모리·저장장치·네트워크)을 소프트웨어로 추상화하여 여러 독립된 가상 환경으로 나누어 쓰거나 여러 자원을 하나로 묶어 쓰는 기술이다.

핵심 키워드

• 하이퍼바이저(Hypervisor): 물리 하드웨어와 게스트 운영체제 사이에서 가상 머신을 생성·감시·배분하는 소프트웨어 계층이다.
• 가상 머신(VM): 하이퍼바이저 위에서 독립된 운영체제와 응용 프로그램이 실행되는 가상 실행 환경이다.
• 서버 통합(Server Consolidation): 여러 소규모 물리 서버를 하나의 큰 물리 서버로 대체하는 것이다.
• 자원 풀링(Resource Pooling): 분산된 자원을 하나의 공유 풀로 묶어 필요에 따라 할당하는 방식이다.
• 격리(Isolation): 한 가상 머신의 오류나 장애가 다른 가상 머신과 호스트에 영향을 주지 않게 하는 성질이다.
• 동적 배분(Dynamic Allocation): 부하에 따라 자원을 실시간으로 재할당하는 방식이다.
• 씬 프로비저닝(Thin Provisioning): 실제 필요한 최소 용량만 먼저 할당하고 사용량에 따라 늘리는 저장 할당 방식이다.
• P2V 변환(Physical-to-Virtual): 물리 서버의 운영체제와 응용을 가상 머신으로 옮기는 변환 작업이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 한 대의 컴퓨터를 여러 대처럼 나누어 쓰거나, 여러 대의 컴퓨터를 한 대처럼 묶어 쓰는 기술이다. 실제 장비는 한 대인데 사용자와 운영체제는 각자 전용 장비를 쓰는 것처럼 동작한다.

정식 정의는 다음과 같다. 가상화는 컴퓨팅 자원의 물리적 형태와 실제 구성을 소프트웨어 계층으로 감추어, 자원을 논리 단위로 재구성하는 기술이다. 가상화의 핵심은 추상화(Abstraction)·분할(Partitioning)·통합(Aggregation) 세 방향으로 나뉜다. 분할은 한 자원을 여러 개로 나누는 것이고, 통합은 여러 자원을 하나로 묶는 것이다.

하이퍼바이저는 가상화를 실현하는 핵심 소프트웨어다. 하이퍼바이저는 게스트 운영체제가 하드웨어를 직접 제어하지 못하도록 가로채고, CPU 시간과 메모리 영역을 가상 머신마다 나누어 준다. 하이퍼바이저가 호스트 운영체제 위에서 동작하면 2형(Type 2), 하드웨어 위에서 직접 동작하면 1형(Type 1)으로 구분한다.

가상 머신은 하이퍼바이저가 만든 독립 실행 단위다. 각 가상 머신은 자기만의 가상 CPU, 가상 메모리, 가상 디스크, 가상 네트워크 카드를 가진다. 한 가상 머신에서 운영체제가 충돌해도 다른 가상 머신은 계속 동작한다는 점이 격리의 효과다.

3. 등장 배경과 필요성

가상화는 정보자원을 효율적으로 쓰려는 요구에서 출발했다. 2000년대 초반 서버의 평균 활용률은 5~15%에 불과했다. 서버마다 전용 장비를 두니 유휴 자원이 많았고, 전력·설치 공간·유지보수 비용도 함께 늘었다. 가상화는 이 유휴 자원을 하나로 모아 활용률을 끌어올리는 해법으로 등장했다.