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by 정동근 변호사 Sep 17. 2022

[지식재산변호사] 클라우드 컴퓨팅 기술과 가상화

1. 클라우드 컴퓨팅을 가능하게 하는 기술

가상화(Virtualization), 분산컴퓨팅(Distributed computing), 멀티테넌시(Multi-tenancy)와 같은 기술은 기존의 인터넷 환경과 클라우드 컴퓨팅을 차별화 시키는 기술들입니다.

가상화는 하나의 물리적인 컴퓨터자원을 여러 개의 논리적 자원으로 쪼개어 사용하거나, 여러 개의 물리적인 컴퓨터자원을 하나의 논리적 자원으로 사용할 수 있는 기술입니다. 클라우드 컴퓨팅에서는 현실의 수많은 물리적인 서버를 통하여 하나의 거대한 가상의 서버가 만들어지게 되고, 이렇게 만들어진 가상화 기술을 통해 IaaS 서비스가 시행됩니다. 서버 이외에도 클라우드 컴퓨팅 서비스에서는 스토리지, 네트워크가 대표적으로 가상화의 대상이 됩니다. 가상화 기술을 통하여 일반적으로 기업이 필요로 하는 소프트웨어가 특정 서버 없이 가상의 서버에서 실행될 수 있도록 도와주며 또한 물리적인 서버를 여러 이용자가 나누어 쓸 수 있게 해줍니다.

분산컴퓨팅이란 지역적, 물리적으로 분산되어 있는 다수의 컴퓨터 자원을 하나로 연결하는 기술입니다. 이러한 연결을 통하여 높은 컴퓨팅 리소스를 필요로 하는 작업이 가능하게 됩니다.

멀티테넌시는 클라우드 컴퓨팅 서비스 중 소프트웨어 서비스(SaaS)의 효율성과 관련된 기술로, 여러 이용자들을 같은 애플리케이션 로직에 동시 접근할 수 있게 해주는 기술입니다. 하지만 이용자들은 다른 이용자가 같은 애플리키이션을 사용하고 있다는 것을 인식하지 못합니다. 그 결과 각 이용자들에게 그가 전용 소프트웨어를 단독으로 사용할 수 있는 환경을 제공합니다.

2. 가상화(Virtualization)

1) 가상화의 특징

클라우드 컴퓨팅을 가능하게 하는 여러 기술 중 핵심은 가상화 기술입니다. 기존의 IT인프라 환경에서는 필요한 물리적 IT 자원(서버장비 등)을 도입하는데 짧게는 몇 주에서 길게는 몇 달이 소요되지만 가상머신의 경우 시스템의 생성, 중단, 재시작, 종료, 제거 등이 몇 분 내에 이루어져 가상화 자원들의 설치 및 관리가 용이합니다.

가상화 기술을 적용한 가상화 시스템은 한 대의 컴퓨터에 스위치, 복수개의 운영체제가 소프트웨어 형태로 통합된 구조를 가집니다. 또한 가상화 기술은 각 게스트 운영체제(가상머신에서 동작되는 운영체제)가 구동될 수 있도록 논리적으로 독립된 가상머신 환경을 제공해 주며, 이러한 게스트 운영체제의 실행을 관리합니다.

2) 하이퍼바이저(Hypervisor) 구축모델

가상화 기술은 프로세서나 메모리와 같은 다양한 컴퓨터 자원에 서로 다른 각종 운영 체제(OS)의 접근 방법을 통제하는 얇은 계층의 소프트웨어인 하이퍼바이저를 통해 실현됩니다. 하이퍼바이저의 주요 세부 기능은 CPU 및 메모리 등을 포함한 하드웨어 자원을 각 가상머신에 논리적으로 분할 할당하며 이들의 스케쥴링을 담당합니다.

또한 하이퍼바이저는 가상머신 간의 고립화(isolation)를 보장합니다.1대의 컴퓨터에 복수개의 운영체제가 동작 가능하도록 하게 만드는 하이퍼바이저(가상머신 모니터) 구축모델은 기존 컴퓨팅 환경과는 다음과 같은 구조적 차이점을 가지고 있습니다.

하이퍼바이저 구축 모델은 크게 Host-Base(Hosted)방식 및 Bare-Metal방식으로 나뉩니다. 호스트베이스 방식에 사용되는 소프트웨어로는 VMware Workstation, Virtual Server 등이 있으며, 호스트(Host) OS 상단에서 에뮬레이션 프로그램 실행으로 복수 OS가 동작하는 방식입니다. 개인 사용자의 경우 사용의 편의성 때문에 Host-Base 방식을 선호하지만, 오버헤드(Overhead)가 증가하여 성능이 저하된다는 단점이 있습니다.

Bare-Metal방식에 사용되는 소프트웨어로는 VMware ESX, Xen, MS Hyper-V, KMV 등이 있으며, 하드웨어(H/W) 상단에서 하이퍼바이저 프로그램이 작동하므로 오버헤드가 적습니다.

기업 클라우드 컴퓨팅 사업자들은 고성능의 하이퍼바이저 방식을 선호하므로 Bare-Metal 방식의 하이퍼바이저 구축 모델이 많이 이용됩니다.

4) 가상 스위치(vSwitch)

가상화 환경 내부의 가상 네트워크에서는 가상 스위치(vSwitch, virtual switch)를 통해 네트워크 패킷 스위칭이 행해집니다. 가상 스위치를 통해 동일한 가상화 시스템 내의 가상머신 간의 네트워크 패킷들은 직접적인 스위칭이 일어납니다.

또한 가상화 시스템 외부의 호스트(물리적 호스트 혹은 가상머신)와 내부 가상머신 간의 네트워크 패킷은 가상 스위치를 통해 물리적 NIC와 연결하여 가상화 시스템 외부로 스위칭 됩니다.

4) vMotion

가상화 환경에서 생성된 가상머신은 파일형태로 저장됩니다. 동작 중인 가상머신은 이미지 파일형태로 저장되며 일시 중지 될 수 있고, 일시 중지된 가상머신의 재시작 시에는 저장된 가상머신 이미지 파일이 가상화 시스템에 재로딩되어 즉시 재시작이 가능합니다. 또한 가상머신이 실행 중인 물리적 호스트(가상화 시스템)에 동작 불량, 과부하 등의 문제가 발생했을 경우, 실행 중인 가상머신을 실행중단 없이 다른 물리적인 호스트로 이동하는 것이 가능합니다(Live Migration).