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 전력을 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, 운영체제 인스턴스는 물리적 컴퓨터의 소프트웨어 에뮬레이션인 가상 머신(VM)이라고 합니다.

VMM(가상 머신 모니터)이라고도 하는 하이퍼바이저는 이러한 VM이 서로 나란히 실행될 때 이러한 VM을 관리합니다. VM을 논리적으로 서로 분리하여 기본 컴퓨팅 성능, 메모리 및 스토리지에 고유한 조각을 할당합니다. 이렇게 하면 VM이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있으므로, 한 운영체제에 충돌이 발생하거나 보안이 손상되더라도 다른 운영체제는 영향을 받지 않을 수 있습니다.

하이퍼바이저에는 다양한 카테고리가 있고, 각 카테고리 내에도 다양한 브랜드의 하이퍼바이저가 있습니다. 하이퍼바이저가 엔터프라이즈 공간에서 보편적인 제품이 될 정도로 시장이 성숙해졌지만, 여전히 선택의 기준이 되는 차별화 요소가 있습니다. 다음과 같은 사항을 확인해야 합니다.

• 성능. 하이퍼바이저가 프로덕션 환경에서 얼마나 잘 작동하는지 보여주는 벤치마크 데이터를 찾아보세요. 하이퍼바이저는 기본 속도에 가까운 게스트 OS 성능을 지원해야 하는 것이 일반적입니다.
  
  
• 에코시스템. 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.
  
  
• 관리 툴. 하이퍼바이저를 사용할 때 VM 실행 외에도 관리해야 할 것이 있습니다. VM을 프로비저닝하고, 유지 관리하고, 감사하고, 사용하지 않는 VM을 정리해야 'VM의 무질서한 증가'를 방지할 수 있습니다. 공급업체 또는 타사 커뮤니티가 포괄적인 관리 도구를 사용하여 하이퍼바이저 아키텍처를 지원하는지 확인하세요.
  
  
• 실시간 마이그레이션. 실시간 마이그레이션을 사용하면 서로 다른 물리적 시스템의 하이퍼바이저 간에 VM을 중단하지 않고 이동할 수 있으므로 장애 조치및 워크로드 밸런싱에 모두 유용할 수 있습니다.
  
  
• 비용. 하이퍼바이저 기술 라이선스와 관련된 비용 및 수수료 구조를 고려하세요. 하이퍼바이저 자체의 비용만 생각해서는 안 됩니다. 엔터프라이즈 환경을 지원하기 위해 확장할 수 있는 관리 소프트웨어는 비용이 많이 들 수 있습니다. 마지막으로, 공급업체의 라이센스 구조를 살펴봅니다. 이는 클라우드에 구축하는지 로컬에 구축하는지에 따라 달라질 수 있습니다.

하이퍼바이저는 크게 유형 1과 유형 2로 나뉩니다.

유형 1 하이퍼바이저

유형 1 하이퍼바이저는 기본 컴퓨터의 물리적 하드웨어에서 직접 실행되며 CPU, 메모리 및 물리적 스토리지와 직접 상호 작용합니다. 이러한 이유로 유형 1 하이퍼바이저는 베어메탈 하이퍼바이저라고도 합니다. 유형 1 하이퍼바이저는 호스트 운영체제를 대신합니다.

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.

유형 2 하이퍼바이저

유형 2 하이퍼바이저는 기본 하드웨어에서 직접 실행되지 않습니다. 대신 운영체제에서 애플리케이션으로 실행됩니다. 유형 2 하이퍼바이저는 서버 기반 환경에서는 거의 사용되지 않습니다. 그보다는 여러 운영 체제를 실행해야 하는 개별 PC 사용자에게 적합합니다. 엔지니어, 맬웨어를 분석하는 보안 전문가, 다른 소프트웨어 플랫폼에서만 사용할 수 있는 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 도구에도 액세스할 수 있습니다.

그러나 유형 2 하이퍼바이저는 호스트 OS를 통해 컴퓨팅, 메모리 및 네트워크 리소스에 액세스해야 하므로 성능에 영향을 줄 수 있는 지연 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.

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.

VMware 하이퍼바이저

VMware는 유형 1 및 유형 2 하이퍼바이저를 제공합니다. 유형 1 하이퍼바이저에는 다음이 포함됩니다.

• ESXi 하이퍼바이저. VMware ESXi(Elastic Sky X Integrated)는 데이터 센터의 서버 가상화를 대상으로 하는 유형 1(또는 베어메탈) 하이퍼바이저입니다. ESXi는 VMware 가상 시스템의 수집을 관리합니다.
  
  
• VSphere 하이퍼바이저. 고객은 기본 서버 가상화 제품인 무료 vSphere 하이퍼바이저의 일부로 VMware ESXi를 무료로 사용할 수 있습니다. 엔터프라이즈 클라우드 환경을 보유한 기업은 VMware vCenter Server 라이선스를 포함하는 보다 완벽한 시스템인 vSphere 라이선스를 받게 됩니다. 이 서버는 물리적 호스트에서 실행되는 vSphere 환경을 관리하는 데 사용되는 별도의 서버입니다. VSphere는 프라이빗 온프레미스 클라우드 환경 또는 호스팅된 클라우드 구성에서 실행할 수 있습니다.

VMware는 데스크톱 및 노트북 사용자를 위한 유형 2 하이퍼바이저 제품도 제공합니다.

• VMware Fusion: Mac 사용자가 다양한 게스트 운영 체제를 실행할 수 있도록 지원하는 MacOS 중심 제품입니다.
  
  
• Workstation: VMware의 Linux 및 Windows 중심 플랫폼으로, 유료 버전인 Pro와 개인용으로 무료 사용할 수 있는 Player의 두 가지 버전으로 제공됩니다. Pro 버전을 사용하면 단일 PC에서 여러 운영 체제를 실행할 수 있으며 Fusion과 마찬가지로 VMware vSphere에 연결할 수도 있습니다. Workstation Player는 단일 게스트 OS만 지원합니다.
  
  
• VirtualBox: Linux, Mac OS 및 Windows 운영 체제에서 실행되는 유형 2 하이퍼바이저입니다. Oracle이 2010년에 Sun Microsystems를 인수하면서 이 제품을 물려받았습니다.

Hyper-V 하이퍼바이저

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. 그러면 모든 게스트 운영 체제가 하이퍼바이저를 통해 실행되지만 호스트 운영 체제는 하드웨어에 대한 특별한 액세스 권한을 얻게 되어 성능상의 이점을 누릴 수 있습니다.

Citrix 하이퍼바이저

현재 Citrix Hypervisor로 알려진 XenServer는 Linux 및 Windows 운영 체제를 지원하는 상용 유형 1 하이퍼바이저입니다. XenServer는 Xen 오픈 소스 프로젝트를 통해 탄생했습니다(ibm.com 외부 링크).

오픈 소스 하이퍼바이저

KVM과 같은 일부 하이퍼바이저는 오픈 소스 프로젝트에서 제공됩니다. Red Hat은 오픈 소스 커뮤니티와의 긴밀한 관계를 통해 KVM을 모든 주요 OpenStack 및 리눅스 가상화 배포판의 핵심으로 만들었습니다.

오픈 소스 하이퍼바이저는 무료 구성으로도 사용할 수 있습니다. KVM은 단독으로 다운로드하거나 Red Hat이 오랫동안 후원하고 있는 오픈 소스 가상화 솔루션인 oVirt의 일부로 다운로드할 수 있습니다.

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

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.

하이퍼바이저 KVM

Linux에는 OS 커널에 직접 하이퍼바이저 기능이 내장되어 있습니다. 커널 기반 가상 머신(KVM)은 2007년에 Linux 커널 메인 라인에 포함되었으며, 물리적 머신의 프로세서를 소프트웨어로 완전히 에뮬레이트하는 하이퍼바이저인 QEMU를 보완합니다.

KVM은 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.

Red Hat의 KVM(ibm.com 외부 링크)에 대해 자세히 알아보세요.

Red Hat 하이퍼바이저

Red Hat은 KVM 하이퍼바이저를 기반으로 하는 Red Hat 엔터프라이즈 가상화 하이퍼바이저를 사용합니다. 이 가상화 솔루션은 하이퍼바이저 주변에 추가 시설을 구축합니다. 검색 기반 그래픽 사용자 인터페이스를 갖춘 중앙 집중식 관리 시스템을 제공하는 가상화 관리자, 호스트 또는 가상 머신을 겨냥한 공격에 대비해 하이퍼바이저를 강화하는 보안 가상화 기술이 여기에 포함됩니다. Red Hat의 하이퍼바이저는 Ubuntu를 비롯한 다양한 운영체제를 실행할 수 있습니다.

매우 다양한 제조업체에서 하이퍼바이저를 제공하기 때문에 각 하이퍼바이저의 문제를 해결하려면 공급업체의 자체 지원 페이지를 방문하여 제품별 해결 방법을 찾아야 합니다. 그러나 모든 VM을 시작할 수 없는 경우와 같은 일반적인 문제가 있습니다. 이러한 문제는 호스트의 물리적 하드웨어 리소스가 모두 소진된 경우에 발생할 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 호스트 컴퓨터에 더 많은 리소스를 추가하거나, 하이퍼바이저의 관리 소프트웨어를 사용하여 VM에 대한 리소스 요구 사항을 줄일 수 있습니다.

VM이 시작되지 않는 하이퍼바이저의 또 다른 일반적인 문제는 VM의 체크포인트 또는 스냅샷이 손상된 경우입니다. VM 백업이 엔터프라이즈 하이퍼바이저 솔루션에서 필수적인 이유가 여기에 있습니다. 그러나 하이퍼바이저 관리 소프트웨어를 사용하면 파일을 가장 최근의 유효한 체크포인트로 롤백하고 해당 방식으로 시작할 수 있습니다. 하지만 이로 인해 일부 작업이 손실될 수 있습니다.