컨테이너 vs 가상 머신

2.1 가상 머신

가상화 개념은 1960년대 IBM이 메인프레임에 사용할 가상 머신을 개발하면서 처음 나왔어. 이로 인해 컴퓨터 자원을 효율적으로 사용하고 작업 부하를 분리할 수 있었지. 그 이후로 가상화는 발전해왔고, 오늘날 IT 인프라의 필수적인 부분이 되었다구.

가상 머신(VM)은 물리적 컴퓨터를 소프트웨어로 에뮬레이션한 거야. 그래서 운영 체제와 애플리케이션을 별도의 물리 서버에서 작동하는 것처럼 실행할 수 있어. VM의 주요 구성 요소는 하이퍼바이저, 게스트 운영 체제, 그리고 애플리케이션이야.

하이퍼바이저는 가상 머신을 관리하고 자원을 분배하는 소프트웨어야. 하이퍼바이저에는 두 가지 유형이 있어:

• 타입 1 (bare-metal): 하드웨어에 직접 설치돼. 높은 성능과 낮은 오버헤드가 특징이야. 예: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V.
• 타입 2 (hosted): 호스트 운영 체제 위에서 작동해. 더 유연하지만 성능은 조금 떨어져. 예: Oracle VirtualBox, VMware Workstation.

게스트 OS: 각 가상 머신은 하이퍼바이저 위에서 작동하는 완전한 운영 체제를 포함하고 있어. 이를 통해 하나의 물리 서버에서 다양한 운영 체제를 사용할 수 있지.

애플리케이션: 애플리케이션과 그 종속성이 게스트 OS 내에 설치돼서 독립성과 분리가 보장돼.

장점:

• 분리: 가상 머신은 완전히 분리돼 있어서 각 VM이 자체 운영 체제와 자원을 가져. 그래서 하나의 애플리케이션이 다른 애플리케이션에 영향을 주지 않아.
• 호환성: 가상 머신은 어떤 운영 체제든 지원해주고, 같은 OS의 다른 버전도 사용할 수 있어서 유연성이 있어.
• 보안: 높은 분리 수준 덕분에 가상 머신은 더 안전해 — 한 가상 머신의 취약점이 다른 VM에 쉽게 영향을 줄 수 없어.

단점:

자원 소모: 각 가상 머신이 완전한 운영 체제를 포함하고 있어서 많은 자원을 요구해. 그래서 RAM과 디스크 공간 요구 사항이 커져.

실행 속도: 가상 머신은 운영 체제를 부팅하고 종료해야 해서 실행 속도가 느려.

관리: 여러 가상 머신을 관리하는 건 특히 대규모 인프라에서는 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있어.

2.2 컨테이너

컨테이너화라는 개념은 몇 십년 전부터 존재했지만, 2013년에 등장한 Docker가 인기를 얻으면서 널리 퍼지기 시작했어. Docker는 컨테이너 사용을 간소화하고 대부분의 개발자와 시스템 관리자들이 쉽게 접근할 수 있게 만들었지.

컨테이너는 가상 머신과는 달리 호스트 운영 체제의 커널을 사용하고 프로세스 수준에서 격리 환경을 제공해. 이를 통해 별도의 운영 체제를 설치하지 않고도 애플리케이션과 그 의존성을 격리된 환경에서 실행할 수 있어.

• 호스트 운영 체제: 컨테이너는 호스트 운영 체제의 커널을 사용하기 때문에 리소스를 절약하고 오버헤드를 줄일 수 있어.
• 컨테이너: 각 컨테이너는 애플리케이션과 모든 의존성을 포함하지만, 별도의 운영 체제를 포함하지 않아. 컨테이너의 격리는 namespaces와 cgroups 기술을 통해 이루어지는데, 이것들이 리소스 접근을 제한하고 프로세스를 분리해 줘.
• Namespaces: Linux 커널에서 제공하는 메커니즘으로, 프로세스들에게 격리된 환경을 만들어줘. 다른 컨테이너의 프로세스, 파일 시스템, 네트워크 인터페이스 및 기타 리소스를 숨겨버려.
• Cgroups: 리소스 관리 기술로, 컨테이너들이 CPU, 메모리, 디스크 입출력 등 리소스를 사용할 수 있는 양을 제어하고, 과도한 사용을 방지해줘.

장점:

• 경량성: 컨테이너는 별도의 운영 체제를 설치할 필요가 없어서 리소스를 덜 사용해. 하나의 물리 서버에서 가상 머신보다 더 많은 컨테이너를 실행할 수 있어.
• 빠른 실행: 컨테이너는 운영 체제를 부팅하거나 종료할 필요 없이 훨씬 빠르게 실행되고 중지돼.
• 이식성: 컨테이너는 필요한 모든 애플리케이션 의존성을 포함하고 있어서 다양한 환경 간에 쉽게 이동할 수 있어. 동일한 이미지를 만들어서 다른 플랫폼에서도 변경 없이 작동하도록 할 수 있지.

단점:

• 격리: 컨테이너의 격리는 가상 머신에 비해 덜 엄격해. 왜냐하면 컨테이너는 호스트 운영 체제의 공통 커널을 사용하니까. 만약 컨테이너 내부의 애플리케이션이 손상되면 잠재적인 취약점을 초래할 수 있지.
• 호환성: 컨테이너는 호스트 운영 체제와 호환되어야 하며, 이는 특정 시나리오에서 사용을 제한할 수 있어.

2.3 컨테이너와 가상 머신 비교

리소스 효율성:

• 컨테이너: 리소스를 적게 사용하고 메모리와 CPU를 더 효율적으로 활용해. 한 물리 서버에서 더 많은 컨테이너를 실행할 수 있어서, 확장할 때 비용 효율적이야.
• 가상 머신: 완전한 운영 체제를 요구하기 때문에 더 많은 리소스를 소모해. 각 가상 머신은 상당한 양의 메모리와 디스크 공간을 차지해서, 한 서버에서 실행할 수 있는 개수가 제한돼.

속도:

• 컨테이너: 몇 초 만에 실행되고 정지돼서, 빠른 반응과 확장이 필요한 작업에 이상적이야.
• 가상 머신: 실행과 정지에 더 많은 시간이 걸려. 운영 체제를 로드해야 해서, 몇 분이 걸릴 수도 있어. 그래서 동적인 환경에서는 제한이 있을 수 있지.

격리:

• 컨테이너: 프로세스 수준에서 격리를 제공해. 격리 수준은 가상 머신보다 낮지만, 대부분의 애플리케이션에는 충분해. 근데 완전한 격리와 최대 보안이 필요한 작업에는 적합하지 않아.
• 가상 머신: 운영 체제 수준에서 완전한 격리를 제공해. 높은 수준의 보안이 필요할 때 적합한 선택이야. 중요한 애플리케이션과 데이터에는 딱이야.

관리와 확장성:

• 컨테이너: 가볍고 빠르게 실행되기 때문에 관리와 확장이 쉬워. Kubernetes 같은 오케스트레이션 툴 덕분에 큰 컨테이너 클러스터에서도 관리가 간편해.
• 가상 머신: 리소스 소비가 높아서 관리와 확장이 더 어려워. 많은 가상 머신을 관리하려면, 특히 동적인 환경에서는, 시간과 노력이 많이 들어가.

컨테이너와 가상 머신을 선택할 때는 사용하려는 특정 작업에 따라 달라. 컨테이너는 애플리케이션을 빠르게 배포하고 스케일링 해야 할 때, 그리고 리소스 소비를 최소화해야 할 때 최적이야. 컨테이너의 휴대성과 경량성은 마이크로서비스 아키텍처와 클라우드 컴퓨팅에 완벽하게 어울려.

가상 머신은 더 나은 격리와 호환성을 제공해서 높은 보안과 독립성이 필요한 복잡하고 중요한 애플리케이션에 적합해. 각각의 워크로드에 완전한 운영 체제를 필요로 하는 멀티 계층 애플리케이션과 인프라에는 없어선 안 돼.

실제로 많은 조직은 성능, 유연성, 보안 사이에서 최고의 균형을 달성하기 위해 컨테이너와 가상 머신을 혼합해서 사용하고 있어.