서버 가상화란 무엇인가요?

서버 가상화는 현대 기업 IT의 핵심 기능입니다. 예를 들어 항공편을 예약하거나 라이브 음악 공연을 스트리밍하거나 회사 애플리케이션에 원격으로 액세스할 때, 이러한 경험을 지원하는 애플리케이션은 대부분 가상화된 서버에서 실행됩니다. 이러한 인프라는 조직이 물리적 하드웨어 사용을 줄이면서 수천 개의 워크로드를 실행할 수 있도록 합니다.

기존 서버 환경에서는 조직이 하나의 물리적 서버를 하나의 애플리케이션에 할당하기 때문에 서버가 충분히 활용되지 못하는 경우가 많습니다. 서버 가상화는 이러한 구조를 변화시킵니다. 여러 가상 머신(VM)이 하나의 물리적 서버를 공유하면서도 각각 전용 리소스를 할당받고 서로 격리된 상태로 운영됩니다. 그 결과 운영 비용이 낮고 확장이 빠르며 관리 효율성이 높은 인프라가 구현됩니다.

오늘날 서버 가상화는 클라우드 컴퓨팅과 현대 데이터 센터 운영의 기반입니다. SkyQuest의 연구에 따르면 글로벌 서버 가상화 시장은 2024년에 90억 달러 규모로 추정됩니다. 이 보고서는 해당 시장이 연평균 성장률(CAGR) 5.0%로 성장하여 2033년에는 139억 6,000만 달러에 이를 것으로 전망합니다.¹

조직이 데이터 센터를 통합하고 하이브리드 멀티클라우드 환경을 관리함에 따라 가상화 인프라에 대한 요구도 증가하고 있습니다. 서버 가상화는 또한 조직이 인공지능(AI) 워크로드를 지원하고 여러 지역에 걸친 인프라 관리에서 데이터 주권 요구사항을 충족할 수 있는 유연성을 제공합니다.

서버 가상화를 이해하려면 현대 IT 인프라를 구성하는 몇 가지 관련 기술을 살펴보는 것이 도움이 됩니다.

• 가상화
• 컨테이너
• Kubernetes
• 클라우드 기반 서비스

가상화는 소프트웨어를 사용하여 물리적 하드웨어 위에 추상화 계층을 생성하고, 하나의 서버 리소스(예: CPU, 메모리, 스토리지, 네트워킹)를 여러 개의 가상 머신(VM)으로 분할합니다.

각 VM은 자체 운영 체제를 실행하며 동일한 하드웨어를 공유함에도 불구하고 독립된 서버처럼 동작합니다.

조직이 인프라를 현대화함에 따라 컨테이너는 가상 머신과 함께 애플리케이션을 구축하고 배포하는 핵심 요소로 등장했습니다.

VM이 하드웨어를 가상화하는 반면, 컨테이너는 운영 체제를 가상화하여 애플리케이션과 그 종속성만을 패키징하므로 더 가볍고 빠르게 배포할 수 있습니다.

Kubernetes는 대규모 환경에서 컨테이너 오케스트레이션을 위한 표준 플랫폼으로 자리 잡았으며, 하이브리드 클라우드 및 멀티클라우드 환경 전반에서 배포, 확장 및 관리를 자동화합니다.

Kubernetes는 일반적으로 마이크로서비스와 함께 사용되며, 이는 애플리케이션을 더 작고 독립적인 서비스로 분할하여 배포와 관리를 용이하게 합니다.

Amazon Web Services(AWS), Google Cloud, Microsoft Azure 및 IBM® Cloud와 같은 클라우드 서비스 공급자는 가상화된 서버를 기반으로 세 가지 주요 모델을 통해 인프라와 소프트웨어 서비스를 제공합니다.

• 서비스형 인프라(IaaS)는 조직이 셀프 서비스 방식으로 구성하고 프로비저닝할 수 있는 가상화된 컴퓨팅, 스토리지 및 네트워킹 리소스를 제공합니다. 예를 들어 가상 프라이빗 서버(VPS)는 일반적인 IaaS 제공 형태로, 물리적 하드웨어를 직접 소유하지 않고도 전용 리소스를 제공합니다.

• 서비스형 플랫폼(PaaS)은 애플리케이션을 개발, 실행 및 관리하기 위한 온디맨드 클라우드 플랫폼(예: 하드웨어, 소프트웨어, 인프라)을 제공합니다.

• 서비스형 소프트웨어(SaaS)는 가장 널리 사용되는 모델로, 클라우드에서 완전히 실행되는 애플리케이션(예: Zoom, Google Workspace)을 제공합니다.

서버 가상화는 다양한 구성 요소가 함께 작동하여 가상 환경을 생성하고 관리하는 데 의존합니다.

• 베어 메탈 서버: 기본이 되는 물리적 서버 하드웨어로, 베어 메탈 서버라고도 하며 모든 가상 서버가 공유하는 리소스를 제공합니다.

• 하이퍼바이저: 하이퍼바이저는 베어 메탈 서버 위에 직접 위치하는 소프트웨어 계층으로, 리소스 할당을 관리하고 각 VM을 서로 격리된 상태로 유지합니다. 주요 가상화 플랫폼에는 VMware vSphere(Broadcom), Microsoft Hyper-V, IBM® PowerVM, Red Hat KVM 및 Citrix가 포함됩니다.

• 가상 머신(VM): 가상 머신은 전용 하드웨어에서 실행되는 것처럼 자체 운영 체제와 애플리케이션을 실행할 수 있는 개별 가상 환경입니다.

• 게스트 운영 체제: 동일한 물리적 호스트에서 실행되는 가상 머신은 각각 서로 다른 운영 체제를 실행할 수 있습니다. 예를 들어 하나의 VM은 Windows Server를 실행하고, 다른 VM은 동일한 베어 메탈 머신에서 Linux를 실행할 수 있습니다.

• 가상 네트워크 인터페이스: 소프트웨어 정의 네트워킹(SDN)은 VM이 서로 간 및 외부 네트워크와 통신할 수 있도록 합니다. 예를 들어 소매 기업은 동일한 물리적 머신에서 웹 서버, 데이터베이스 및 결제 처리를 각각 별도의 VM에서 실행할 수 있으며, 각 VM은 자체 네트워크 연결과 보안 정책을 갖습니다.

서버 가상화에는 단일한 범용 접근 방식이 존재하지 않습니다. 적절한 방식은 워크로드 요구사항, 성능 요구사항 및 필요한 격리 수준과 리소스 관리 수준에 따라 달라집니다. 다음은 주요 서버 가상화 유형입니다. 

• 전체 가상화
• 준가상화
• OS 수준 가상화
• 하드웨어 지원 가상화

전체 가상화는 기본 하드웨어를 완전히 시뮬레이션하여 게스트 운영 체제가 전용 물리적 머신에서처럼 실행되도록 합니다. 하이퍼바이저는 게스트 OS와 하드웨어 간의 모든 상호작용을 처리합니다.

이 경우 거의 모든 OS가 게스트로 실행될 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 전체 가상화는 기업 환경에서 가장 널리 사용되는 방식입니다.

준가상화에서는 게스트 OS가 전체 하드웨어 시뮬레이션을 사용하는 대신 하이퍼바이저와 직접 통신하도록 수정됩니다. 이 접근 방식은 리소스 사용량을 줄이고 성능을 향상시키며, 특히 I/O 집약적인 워크로드에서 효과적입니다.

별도의 VM을 생성하는 대신 OS 수준 가상화는 하나의 운영 체제를 여러 컨테이너로 분할합니다. 이러한 컨테이너는 호스트 커널을 공유하는 격리된 사용자 인스턴스로 동작하며, 가볍고 빠르게 프로비저닝할 수 있습니다.

Docker는 이러한 유형의 서버 가상화에서 가장 널리 사용되는 툴로, 애플리케이션이 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 통신하는 마이크로서비스 및 DevOps 환경에서 주로 사용됩니다.

하드웨어 지원 가상화는 프로세서 확장 기능(예: Intel VT-x, AMD-V)을 사용하여 하드웨어 수준에서 가상화 작업을 처리함으로써 하이퍼바이저의 부담을 줄이고 전체 성능을 향상시킵니다.

이러한 하드웨어 통합을 통해 최신 프로세서는 가상화된 워크로드를 더욱 효율적으로 지원할 수 있으며, 특히 AI 및 머신러닝(ML)과 같은 연산 집약적인 애플리케이션에서 효과적입니다. IBM PowerVM 및 VMware ESXi와 같은 엔터프라이즈 플랫폼은 하드웨어 통합을 활용하여 고가용성과 성능이 요구되는 워크로드에 대해 더 빠른 가상화를 제공합니다.

서버 가상화는 때때로 컨테이너화와 혼동되기도 합니다. 두 기술은 서로 관련이 있지만 효율적인 워크로드 실행 방식에서는 서로 다른 접근 방식을 취합니다.

• 서버 가상화는 전체 컴퓨터를 소프트웨어로 재현하며, 각 VM은 공유된 물리적 하드웨어 위에서 별도의 운영 체제를 실행합니다.

• 컨테이너는 기본 OS 커널을 공유하고 애플리케이션과 종속성만을 패키징하므로 더 작고 빠르게 배포할 수 있습니다.

대부분의 조직은 두 기술을 함께 사용하며, Kubernetes가 이를 전반에 걸쳐 컨테이너를 오케스트레이션합니다.

서버 가상화는 운영적 및 재무적 측면에서 다음과 같은 주요 이점을 제공합니다.

• 리소스 최적화: 서버 가상화는 하나의 머신에서 여러 워크로드를 실행할 수 있도록 하여 조직이 기존 하드웨어를 더욱 효율적으로 활용할 수 있도록 합니다.

• 비용 효율성: 워크로드를 더 적은 수의 물리적 서버로 통합하면 하드웨어, 전력, 냉각 및 데이터 센터 공간 전반에서 비용 절감이 이루어지며, 자본 지출과 운영 비용을 모두 줄일 수 있습니다.

• 확장성: 서버 가상화는 실제 수요에 따라 리소스 사용량을 확장하거나 축소할 수 있도록 하여, 일시적으로만 증가하는 워크로드를 위해 과도하게 하드웨어를 프로비저닝하는 비용을 방지합니다.

• 생산성 향상: 새로운 물리적 서버를 프로비저닝하는 데는 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수 있지만, VM을 프로비저닝하는 데는 몇 분이면 충분합니다. 가상 환경을 중앙에서 관리하면 IT 팀이 변화에 더 빠르게 대응하고 필요에 따라 환경을 신속하게 생성하며 작업을 자동화하여 더 빠른 결과를 제공할 수 있습니다.

• 비즈니스 회복탄력성: 서버 가상화는 기업이 가상 머신을 물리적 호스트 간에 최소한의 중단으로 복제하고 마이그레이션할 수 있도록 하여 비즈니스 회복탄력성을 지원합니다. 물리적 호스트에 장애가 발생하면 VM은 자동으로 다른 호스트로 페일오버되며, 라이브 마이그레이션을 통해 계획된 유지보수나 예기치 않은 장애 상황에서도 애플리케이션을 계속 실행할 수 있습니다.

• 지속 가능성: 서버 통합은 하드웨어 제조 수요를 줄이고 냉각 요구사항을 낮춥니다. 지속 가능성 목표나 ESG 보고 요구사항이 있는 조직의 경우 이러한 변화는 데이터 센터의 에너지 소비 감소와 환경 영향 저감으로 이어집니다.

• 보안 강화: 서버 가상화는 워크로드 간 격리를 제공합니다. 예를 들어 하나의 VM에서 발생한 보안 사고가 동일한 호스트의 다른 VM에 자동으로 영향을 미치지는 않습니다. 조직은 VM 수준에서 데이터 보안 정책을 적용하고, 모니터링을 통해 네트워크 전반에서 비정상적인 활동을 식별할 수 있습니다.

서버 가상화는 일상적인 IT 운영부터 보다 복잡한 인프라 전략에 이르기까지 다양한 기업 활용 사례를 제공합니다.

• 백업 및 재해 복구(BDR)
• DevOps 및 테스트 환경
• 데스크톱 가상화
• 클라우드 마이그레이션
• 고성능 컴퓨팅
• 디지털 주권

AI는 조직이 서버 가상화를 활용하는 방식을 변화시키고 있습니다. 기업이 AI 시범 운영 단계에서 본격적인 운영 단계로 이동함에 따라 가상화된 서버는 더 많은 워크로드, 더 높은 리소스 사용량과 처리 성능 요구, 그리고 다운타임에 대한 낮은 허용 범위 등 더 큰 요구에 직면하고 있습니다.

현대의 가상화된 데이터 센터는 서버 리소스를 보다 효율적으로 관리하기 위해 AI를 점점 더 많이 활용하고 있습니다. 조직은 수동 설정에 의존하는 대신 CPU 사용량, 메모리 소비, 스토리지 병목 현상 및 VM 스프롤을 실시간으로 모니터링하고, 상황 변화에 따라 워크로드를 재조정할 수 있습니다. 예측 기반 용량 계획은 이러한 접근 방식을 더욱 발전시켜, 수요가 정점에 도달한 이후 대응하는 것이 아니라 사전에 수요를 예측합니다.

AI는 서버 가상화 보안에도 영향을 미치고 있습니다. VM 간 트래픽을 지속적으로 모니터링하고 행동 패턴을 분석함으로써 조직은 기존의 규칙 기반 툴보다 더 빠르게 위협을 식별하고 대응할 수 있습니다.

민감한 AI 워크로드를 관리하는 조직의 경우 서버 가상화는 해당 워크로드를 조직이 통제하는 인프라 내에 유지함으로써 AI 주권을 지원합니다.