하이퍼바이저란 무엇인가요?

가상 머신 모니터(VMM)라고도 하는 하이퍼바이저는 VM이 나란히 실행될 때 VM을 관리합니다. VM을 논리적으로 서로 분리하여 각 VM에 기본 컴퓨팅 성능, 메모리 및 스토리지를 할당합니다. 이렇게 하면 VM이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 한 OS에서 충돌이나 보안 침해가 발생해도 다른 OS는 영향을 받지 않습니다.

하이퍼바이저가 주류로 자리 잡기 전에는 대부분의 물리적 컴퓨터에서 한 번에 하나의 운영 체제(OS)만 실행할 수 있었습니다. 이 경우 컴퓨팅 하드웨어가 해당 OS의 요청만 처리하면 되었기 때문에 안정적으로 작동했습니다. 그러나 이 접근 방식의 단점은 운영 체제가 항상 컴퓨터의 성능을 모두 사용할 수 없기 때문에 리소스가 낭비된다는 점입니다.

하이퍼바이저는 이 문제를 해결합니다. 하이퍼바이저는 운영 체제의 여러 인스턴스가 동일한 물리적 컴퓨팅 리소스를 공유하여 동시에 실행될 수 있게 하는 소규모 소프트웨어 계층입니다. 이 프로세스를 가상화라고 하며, 가상 머신이라고 하는 운영 체제 인스턴스는 호스트 머신에서 실행되는 물리적 컴퓨터의 소프트웨어 에뮬레이션입니다.

가상 머신이라는 용어는 때때로 가상 서버와 같은 의미로 사용되지만 동일하지는 않습니다. 가상 서버는 물리적 하드웨어와 여러 고유한 가상 환경 사이의 계층 역할을 하는 하이퍼바이저로도 구현됩니다. 그러나 가상 서버는 웹 서버, 도메인 이름 서버, 프록시 서버 등과 같은 애플리케이션을 위한 물리적 Bare Metal Servers를 복제합니다. 반면, 가상 머신은 물리적 컴퓨터의 가상 표현을 만듭니다.

하이퍼바이저가 VM을 구현하고 관리하는 방법과 가상화에 대해 자세히 알아보려면 다음 동영상을 시청하세요.

하이퍼바이저는 현대적 가상화 관행의 기반을 제공하며 현대적 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 및 데스크톱 환경에 매우 중요합니다.

오늘날 가상화는 엔터프라이즈 IT 인프라의 표준 관행이며 클라우드 컴퓨팅의 경제성을 주도하는 기술입니다. 하이퍼바이저를 포함한 가상화 소프트웨어를 통해 클라우드 제공업체는 기존의 물리적 컴퓨터 하드웨어로 사용자에게 서비스를 제공할 수 있습니다. 클라우드 사용자는 필요할 때 필요한 컴퓨팅 리소스만 구매하고, 워크로드가 증가함에 따라 리소스를 비용 효율적으로 확장할 수 있습니다.

AWS(Amazon Web Services), Google Cloud, IBM Cloud, Microsoft Azure와 같은 모든 주요 클라우드 서비스 제공업체는 가상화 기술을 사용하여 서비스형 인프라(IaaS), 서비스형 소프트웨어(SaaS), 서비스형 플랫폼(PaaS) 등의 클라우드 기반 서비스를 제공합니다.

가상화 기술은 자동화에도 매우 중요하며 IT 서비스 관리 워크플로 생성을 지원합니다. 예를 들어 가상화는 배포 및 구성과 같은 작업을 자동화하고 보안 및 리소스 효율성에도 도움이 될 수 있습니다.

또한 하이퍼바이저와 같은 가상화 기술은 자동화할 수 있는 조직의 모든 것을 자동화하는 개념인 초자동화를 지원합니다. 초자동화를 채택한 조직은 인공 지능(AI), 로보틱 프로세스 자동화(RPA) 및 기타 기술을 사용하여 사람의 개입 없이 실행함으로써 비즈니스 전반의 프로세스를 간소화하려고 합니다.

Research and Markets 보고서에 따르면 글로벌 데이터 센터 가상화 시장은 2023년 73억 달러 규모로 추산되었으며, 2023년부터 2030년까지 연평균 16.3% 성장하여 2030년경에는 211억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.¹

하이퍼바이저가 제공할 수 있는 핵심적인 이점은 다음과 같습니다.

• 효율성: 하이퍼바이저는 여러 VM이 동일한 물리적 하드웨어를 사용할 수 있도록 하여 하드웨어 리소스 사용을 최적화함으로써 리소스 효율성을 극대화하는 데 도움이 됩니다.

• 확장성: 하이퍼바이저는 VM을 거의 즉시 생성, 배포 및 폐기할 수 있습니다. 이 기능을 통해 조직은 변화하는 워크로드에 신속하게 대응하고 비즈니스 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

• 비용 절감: 하이퍼바이저를 사용하면 하나의 물리적 머신에서 여러 VM을 실행할 수 있습니다. 이러한 통합으로 하드웨어 지출을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 소비되는 전력량을 줄여 에너지 비용을 절감하고 데이터 센터와 관련된 전체 탄소 발자국을 줄이는 데 도움이 됩니다.

• 이식성: 하이퍼바이저는 가상 머신과 물리적 머신을 분리하므로 VM을 쉽게 마이그레이션할 수 있습니다. 이러한 특징 때문에 이식성이 향상되며, IT 팀은 컴퓨터 또는 플랫폼 간에 워크로드를 이동하고 리소스를 할당할 수 있습니다.

• 보안 강화: 하이퍼바이저는 VM을 서로 분리하고 호스트 머신에서 분리하여 공격 표면을 줄입니다. 하이퍼바이저는 VM 상태의 스냅샷을 만들 수도 있으므로, 이를 통해 사용자가 VM을 복원하고 백업을 만들거나 다른 호스트로 옮길 수 있습니다.

• 재해 복구: 하이퍼바이저를 사용하면 재해 발생 시 가상 머신의 빠른 복제가 가능하므로 조직이 운영 중단을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이러한 재해 복구 지원은 환경의 복원력을 크게 향상시키고 비즈니스 연속성을 개선합니다.

앞에서 설명한 대로, 하이퍼바이저는 가상 머신과 기본 물리적 하드웨어 사이에 계층을 제공하여 각 가상 머신이 실행에 필요한 물리적 리소스에 액세스할 수 있도록 지원합니다.

프로세스는 호스트 시스템이 하이퍼바이저를 실행하고 이를 호스트 시스템의 운영 체제와 상호 작용하는 시스템에 애플리케이션으로 설치하는 것으로 시작됩니다. 그러면 하이퍼바이저가 가상 머신의 클라이언트 운영 체제를 로드하여 호스트 시스템에 격리된 가상 환경을 만듭니다.

하이퍼바이저는 VM과 물리적 하드웨어 사이의 중개자 역할을 하여 각 VM에 메모리, 대역폭 및 스토리지와 같은 리소스를 할당합니다. 물리적 하드웨어는 여전히 리소스 실행을 처리합니다. 예를 들어 하이퍼바이저가 일정을 관리하는 동안 중앙 처리 장치(CPU)는 VM의 요청에 따라 CPU 명령을 계속 실행합니다.

물리적 머신과 VM 모두 일반적으로 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API) 호출을 통해 하이퍼바이저와 통신합니다. 이는 소프트웨어 애플리케이션이 서로 통신하여 데이터를 교환할 수 있도록 하는 프로토콜입니다.

하이퍼바이저에는 유형 1과 유형 2의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

유형 1 하이퍼바이저는 기본 컴퓨터의 물리적 하드웨어에서 바로 실행되며 중앙 처리 장치(CPU), 메모리 및 물리적 스토리지와 직접 상호 작용합니다. 이러한 이유로 사람들은 유형 1 하이퍼바이저를 베어메탈 하이퍼바이저 또는 네이티브 하이퍼바이저라고 부르기도 합니다.유형 1 하이퍼바이저는 호스트 운영 체제를 대체합니다.

유형 1 하이퍼바이저는 물리적 하드웨어에 직접 액세스할 수 있기 때문에 매우 효율적입니다. 또한 공격자가 손상을 입힐 수 있는 CPU와 하이퍼바이저 사이에 아무것도 없기 때문에 보안도 강화됩니다. 그러나 유형 1 하이퍼바이저에는 여러 가상 머신을 관리하고 호스트 하드웨어를 제어하기 위해 별도의 관리 머신이 필요한 경우가 많습니다.

내장형 또는 호스팅된 하이퍼바이저라고도 하는 유형 2 하이퍼바이저는 기본 하드웨어에서 직접 실행되지 않습니다. 대신 OS에서 애플리케이션으로 실행됩니다.유형 2 하이퍼바이저는 서버 기반 환경에서는 거의 사용되지 않습니다. 그보다는 다양한 운영 체제를 실행해야 하는 개별 PC 사용자에게 적합합니다. 엔지니어, 멀웨어를 분석하는 보안 전문가, 다른 소프트웨어 플랫폼에서만 사용 가능한 애플리케이션에 액세스해야 하는 비즈니스 사용자 등이 그 예입니다.

유형 2 하이퍼바이저는 사용자가 게스트 OS에 설치할 수 있는 추가 툴킷을 제공하는 경우가 많습니다. 이러한 툴은 게스트와 호스트 OS 간의 연결을 향상하여 사용자가 두 가지 OS 사이에서 복사 및 붙여넣기를 사용하거나, 게스트 VM 내에서 호스트 OS 파일 및 폴더에 액세스할 수 있도록 지원합니다.

유형 2 하이퍼바이저를 사용하면 호스트 시스템에서 실행 중인 기본 OS와 대체 게스트 OS에 빠르고 쉽게 액세스할 수 있습니다. 따라서 최종 사용자의 생산성에 큰 도움이 됩니다. 예를 들어, 소비자는 Windows에서만 제공되는 음성 받아쓰기 시스템을 사용하면서 Linux 기반 개발 툴에도 액세스할 수 있습니다.

그러나 유형 2 하이퍼바이저는 호스트 OS를 통해 컴퓨팅, 메모리 및 네트워크 리소스에 액세스해야 하므로, 성능에 영향을 줄 수 있는 지연 시간 문제가 발생합니다. 또한 공격자가 호스트 OS를 손상시킬 경우 유형 2 하이퍼바이저에서 실행 중인 게스트 OS를 조작할 수 있으므로 잠재적인 보안 위험이 발생합니다.

유형 1 하이퍼바이저는 서버 운영 체제 그 이상을 가상화할 수 있습니다. 또한 최종 사용자 IT 리소스를 중앙 집중식으로 관리하려는 기업의 경우 데스크톱 운영 체제를 가상화할 수도 있습니다. 서비스형 데스크톱(DaaS)으로 알려진 이 기술은 클라우드에서 운영 체제, 애플리케이션, 파일 및 사용자 환경 설정을 포함한 완벽한 데스크톱 가상화 환경을 제공합니다.

가상 데스크톱 통합(VDI)을 사용하면 사용자가 중앙 서버의 가상 머신 내부에서 실행되는 데스크톱에서 작업할 수 있으므로 IT 담당자가 OS를 더 쉽게 관리하고 유지 관리할 수 있습니다.

이 환경에서는 하이퍼바이저가 여러 개의 가상 데스크톱을 실행합니다. 각 데스크톱은 가상 데스크톱 풀이라고 하는 컬렉션에 보관된 자체 VM에 있습니다. 각 VM은 네트워크를 통해 액세스하는 단일 사용자에게 서비스를 제공합니다.

사용자의 엔드포인트는 상대적으로 저렴한 씬 클라이언트나 모바일 디바이스일 수 있습니다. 이를 통해 동일한 데스크톱 OS에 일관되게 액세스할 수 있는 이점이 있습니다. 민감한 데이터를 보안 환경 외부로 이동하지 않고도 모든 디바이스에서 동일한 데이터와 애플리케이션을 사용할 수 있습니다.

사용자는 하이퍼바이저에 직접 연결하지 않습니다. 대신 연결 브로커에 액세스한 다음 하이퍼바이저와 협력하여 풀에서 적절한 가상 데스크톱을 소싱합니다.

오늘날 마켓플레이스에는 많은 하이퍼바이저가 존재합니다. 다음은 몇 가지 주요 공급업체 소유 솔루션입니다.

VMware ESXi(Elastic Sky X Integrated)는 데이터 센터의 서버 가상화를 대상으로 하는 유형 1(또는 베어메탈) 하이퍼바이저입니다. ESXi는 VMware 가상 머신의 수집을 관리합니다.

참고: Broadcom은 2023년에 VMware를 인수했으며 더 이상 무료 버전의 VMware ESXi(이전에는 무료 VMware vSphere 가상 서버 가상화 제품의 일부)를 제공하지 않습니다. 인수 이후 Broadcom은 VMware를 영구 라이선스와 지원 및 구독(SNS) 갱신에서 구독 기반 가격 책정 모델로 전환했습니다.² VMware vSphere는 유료 구독 소프트웨어 제품으로 제공되는 엔터프라이즈 가상화 플랫폼인 VMware vSphere Foundation(VVF)으로 이름이 변경되었습니다.

이 하이퍼바이저는 Windows 및 Linux 운영 체제를 실행하는 데스크톱 및 노트북 PC와 호환됩니다.

이 제품 역시 데스크톱 및 노트북 사용자를 위한 하이퍼바이저로, Mac 사용자가 다양한 게스트 운영 체제를 실행할 수 있는 회사의 MacOS 중심 제품입니다.VMware Fusion Pro는 개인용으로 무료로 사용할 수 있으며 상업용으로는 유료입니다.

참고: VMware는 VMware Workstation Pro 및 Fusion Pro를 시작한 이후 Workstation Player 및 VMware Fusion Player를 중단했습니다.³

VirtualBox는 Linux, Mac OS 및 Windows 운영 체제에서 실행되는 유형 2 하이퍼바이저입니다.

참고: Oracle이 2010년에 Sun Microsystems를 인수하면서 이 제품을 물려받았습니다.

Parallels Desktop은 사용자가 Mac에서 운영 체제(Linux 또는 Windows)와 기타 앱을 실행할 수 있도록 해주는 하이퍼바이저 기술입니다.

Hyper-V는 Windows 시스템에서 사용하도록 설계된 Microsoft의 하이퍼바이저입니다. 2008년 당시에는 Windows Server의 일부로 출시되었기 때문에 이 제품을 사용하려면 전체 Windows 운영 체제를 설치해야 했습니다. 이후 Microsoft는 Windows Server Core에서 실행되는 Hyper-V Server라는 전용 버전을 제공하기 시작했습니다. 이 덕분에 관리자는 정식 버전의 Windows Server를 설치하지 않고도 Hyper-V를 실행할 수 있습니다. Hyper-V는 Windows 클라이언트에서도 사용할 수 있습니다.

Hyper-V는 많은 경쟁업체 제품과 다르게 실행되지만, Microsoft에서는 이 제품을 유형 1 하이퍼바이저로 지정합니다. Hyper-V는 Windows에 설치되지만 물리적 하드웨어에서 직접 실행되어 호스트 OS 아래에 삽입됩니다. 모든 게스트 운영 체제가 하이퍼바이저를 통해 실행되지만 호스트 운영 체제는 하드웨어에 대한 특별한 액세스 권한을 얻게 되어 성능상의 이점을 누릴 수 있습니다.

Citrix Hypervisor(이전의 Xen 오픈 소스 프로젝트의 Xen Server)는 Linux 및 Windows 운영 체제를 지원하는 상업용 유형 1 하이퍼바이저입니다.

오픈 소스 하이퍼바이저 기술은 비용 효율성과 사용자 지정 옵션, 강력한 커뮤니티 지원을 제공합니다. 인기 있는 오픈 소스 하이퍼바이저는 다음과 같습니다.

이 오픈 소스 유형 1 하이퍼바이저는 Intel 및 ARM 아키텍처에서 실행됩니다. 이 기술은 케임브리지 대학교에서 프로젝트로 시작되었으며, 이후 XenSource가 설립되어 상용화 제품으로 출시되었습니다. XenSource는 2007년에 Citrix에 인수되었습니다.⁴

2013년, 이 오픈 소스 프로젝트는 Linux Foundation 산하의 협업 프로젝트가 되었습니다. 많은 클라우드 서비스 공급업체가 제품 제공에 힘을 실어주기 위해 Xen을 사용합니다.

Xen은 Intel VT 및 AMD-V를 사용하는 하드웨어 지원 환경을 비롯해 여러 유형의 가상화를 지원합니다. 또한 하이퍼바이저와 함께 작동하도록 게스트 OS를 조정하여 성능을 향상하는 반가상화도 지원합니다.

KVM은 Ubuntu, SUSE, Red Hat Enterprise Linux(RHEL)를 포함한 대부분의 Linux 운영 체제에 추가할 수 있는 Linux 기반 유형 1 하이퍼바이저입니다.

Linux에는 Linux 커널에 직접 내장된 하이퍼바이저 기능도 있습니다. 커널 기반 가상 머신(KVM)은 2007년에 Linux 커널 메인라인의 일부가 되었으며, 물리적 머신의 프로세서를 소프트웨어로 완전히 에뮬레이션하는 하이퍼바이저인 QEMU를 보완합니다. Solaris와 Windows를 포함한 대부분의 일반적인 Linux 운영 체제를 지원합니다.

KVM은 또한 Intel과 AMD가 하이퍼바이저를 더 잘 지원하기 위해 프로세서 아키텍처에 내장한 가상화 확장 기능을 지원합니다. Intel VT와 AMD-V라고 각각 불리는 이러한 확장 기능을 통해 프로세서는 하이퍼바이저가 여러 가상 시스템을 관리할 수 있도록 지원합니다. 이러한 확장을 사용할 수 있는 경우에 Linux 커널에서 KVM을 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 QEMU로 돌아갑니다.

KVM은 단독으로 다운로드하거나 무료 오픈 소스 가상화 솔루션인 oVirt의 일부로 다운로드할 수 있습니다.

Red Hat OpenShift Virtualization은 Kubernetes 관리 컨테이너 플랫폼에서 VM을 실행할 수 있도록 지원하는 오픈 소스 프로젝트인 KubeVirt를 기반으로 합니다. KubeVirt는 Kubernetes 컨테이너 내에서 KVM을 사용하여 컨테이너 네이티브 가상화를 제공합니다.

OpenShift Virtualization은 KVM 하이퍼바이저를 중심으로 추가 기능을 구축합니다. 이러한 기능에는 검색 기반 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 중앙 집중식 관리 시스템을 제공하는 가상화 관리자가 포함됩니다. 이 솔루션에는 호스트 또는 가상 머신을 겨냥한 공격으로부터 하이퍼바이저를 강화하는 보안 가상화 기술도 포함되어 있습니다. Red Hat의 하이퍼바이저는 Ubuntu를 비롯한 다양한 운영 체제를 실행할 수 있습니다.

참고: Red Hat OpenShift Virtualization은 Red Hat이 2026년에 지원을 종료한다고 발표한 RHV(Red Hat Enterprise Virtualization)의 후속 제품입니다.⁵

설명한 대로, 하이퍼바이저에는 여러 카테고리가 있으며 각 카테고리 내에 여러 브랜드의 하이퍼바이저가 있습니다. 조직이나 개인용으로 하이퍼바이저를 선택하려는 경우, 선택에 도움이 되는 몇 가지 요소는 다음과 같습니다.

• 성과

• 에코시스템

• 관리 툴

• 실시간 마이그레이션

• 비용

하이퍼바이저가 프로덕션 환경에서 얼마나 잘 작동하는지 보여주는 벤치마크 데이터를 찾아보세요. 베어 메탈 하이퍼바이저는 기본 속도에 가까운 게스트 OS 성능을 지원하는 것이 이상적입니다.

여러 물리적 서버에 걸쳐 하이퍼바이저를 대규모로 구현하고 관리하려면 문서와 기술 지원이 잘 뒷받침해 주어야 합니다. 또한 백업 및 복원 용량 분석, 장애 조치 관리와 같은 기능을 제공하는 자체 에이전트 및 플러그인으로 하이퍼바이저를 지원할 수 있는 건전한 타사 개발자 커뮤니티를 찾아보세요.

VM 실행은 하이퍼바이저를 사용할 때 관리해야 하는 많은 작업 중 하나입니다. VM을 프로비저닝하고, 유지 관리하고, 감사하고, 사용하지 않는 VM을 정리하여 "VM의 무분별한 확산"을 방지해야 합니다. 공급업체 또는 타사 커뮤니티가 포괄적인 관리 툴을 사용하여 하이퍼바이저 아키텍처를 지원하는지 확인하세요.

실시간 마이그레이션을 사용하면 서로 다른 물리적 머신의 하이퍼바이저 간에 VM을 중단하지 않고 이동할 수 있으므로 장애 조치 및 워크로드 밸런싱에 모두 유용할 수 있습니다.

하이퍼바이저 기술 라이선스와 관련된 비용 및 수수료 구조를 고려하세요. 하이퍼바이저 자체의 비용만 생각해서는 안 됩니다. 엔터프라이즈 환경을 지원하기 위해 확장이 가능하게 하는 관리 소프트웨어는 비용이 많이 들 수 있습니다. 마지막으로, 공급업체의 라이선스 구조를 살펴보세요. 이는 클라우드에 구축하는지 로컬에 구축하는지에 따라 달라질 수 있습니다.