대부분의 블로그에서는 VM 을 일반화한 경우가 많았습니다. 예로 대부분 VM 은 GuestOS 가 있고 Docker 은 없다, 속도차이가 존재한다 등등의 차이점을 간단하게 설명하더라구요.

반면 VM 또한 두 가지 타입이 존재하는데 이 타입에 따라 성능차이가 분명 있습니다. 그리고 각각이 어울리는 상황이 있으며, 기술적인 차이가 존재합니다.

따라서 이 글은 VM 을 세분화된 두 가지 타입의 개념과 더불어 각각을 도커와 비교하는 글입니다.

Reference

• https://www.redhat.com/ko/topics/virtualization/what-is-a-hypervisor

1. Virtual Machine

VM 은 하드웨어, OS 가상화 기술을 사용하여 하나의 컴퓨터에서 여러 개의 독립적인 가상 컴퓨터 환경을 생성하는 기술입니다. 그리고 VM 은 Hypervisor 의 타입에 따라 두 가지로 분류됩니다.

Hypervisor 는 VM 을 생성하고 구동하는 소프트웨어입니다. 그리고 이 Hypervisor 은 Type-1, 2 가지 타입이 존재합니다.

1.1 Type-1

하이퍼바이저 Type-1 은 bare-metal 이라고도 불려요. 이유는 하드웨어에 바로 설치되기 때문이죠. 얘네는 게스트 OS 를 직접 격리된 하드웨어 공간에 설치하는 애들입니다. 그렇게 되면 Type-1 은 하드웨어와 VM 간 Host 운영체제상관없이 직접 상호작용이 가능합니다.

KVM, Microsoft Hyper-V, VMware vSphere 가 이 타입으로 VM 을 지원합니다.

1.2 Type-2

하이퍼바이저 Type-2 는 호스트 OS 위에 Type-2 하이퍼바이저가 어플리케이션처럼 설치되어 동작합니다. 이 하이퍼바이저 Type-2 는 Type-1 과는 달리 호스트 OS 와 함께 운영됩니다. 호스트 OS 위에 하이퍼바이저 Type-2 가 동작하고, 하이퍼바이저 Type-2 는 여러 게스트 OS 를 구동시킵니다.

일반적으로 우리가 잘 사용하는 VMware Workstation 이나 VirtualBox 가 이 타입으로 지원되고 있어요.

1.3 Type-1 VS Type-2

• Hypervisor 설치 위치
  • Type-1 : 하드웨어 위에 바로 설치합니다.
  • Type-2 : Host OS 위에 설치됩니다.
• Host OS 필요 유무
  • Type-1 : Host OS 가 필요없습니다. 하드웨어 바로 위에 설치된 하이퍼바이저 Type-1 한테 Guest OS 를 전달하면 되거든요.
  • Type-2 : Host OS 위에 설치되기때문에 Host OS 가 꼭 필요합니다.
• 성능과 보안 면에서의 차이
  • Type-1 : 하드웨어 위에서 동작하기때문에 Type-2 보다 빠릅니다. 또한 하드웨어가 Host OS 와 완벽히 격리되어있기때문에, Host OS 에서 VM 를 공격할 수 없습니다.
  • Type-2 : 아무래도 Host OS 한테 Guest OS 의 I/O 를 전달해야하다보니 변환과정에 있어 오버헤드가 존재합니다.

2. Docker

도커는 컨테이너 가상화를 사용하는 플랫폼입니다. 도커엔진을 통해서 Host OS 의 커널을 공유하며, 프로세스를 격리시킵니다.

2.1 Hypervisor Type-1 vs Hypervisor Type-2 vs Docker

Type-1 Hypervisor 은 하드웨어에 직접 Guest OS 를 붙여 가상화하고, Type-2 Hypervisor 는 Host OS 위에서 가상환경을 제공합니다. Docker 은 Host OS 위에서 Guest OS 전체를 가상화하는 것이 아닌, 딱 필요한 bin/lib 파일들만 가져옵니다. 이 후 Host OS 와 커널을 공유하며 I/O 를 날리죠.

3. 주요 차이점은 어떤것이 있을까요?

• 크기
  • VM Hypervisor Type-1, 2 : large

    VM 은 기본적으로 Guest OS 전체가 다 올라가기때문에 크기가 상당히 큽니다.(+ 커널)

  • Docker : small

    도커는 bin/lib 파일들만 사용하며 Host OS 와 커널을 공유합니다. 그래서 커널이 다 올라가는 VM 보다 크기가 작죠.

• 성능
  • VM Hypervisor Type-1 : fast

    하드웨어 레벨부터 완벽히 격리되기 때문에 또 다른 하나의 컴퓨터라고 생각하시면 되요. 모든 커널 I/O 가 발생하면 즉시 하드웨어와 상호작용이 이루어지죠.

  • Docker : fast

    도커는 커널을 호스트와 공유하므로, Hypervisor Type-1과 마찬가지로 I/O 작업이 즉시 호스트의 커널로 전송됩니다. 따라서 매우 빠르죠!

  • VM Hypervisor Type-2 : slow

    Hypervisor Type-2 는 Host OS 위 독립적인 커널을 실행하기 때문에, Guest OS 에서 I/O 나 네트워크 통신이 발생하면 HostOS 의 커널에 맞게 변환하는 과정이 필요합니다. 이 과정에서 많은 시간이 소요됩니다.

    추가적으로 대부분의 VM Hypervisor Type-2 어플리케이션의 경우 Guest OS 가 Host OS 의 커널접근을 지원하지 않는 경우가 대부분입니다. 이유는 보안의 이유로 주로 VM 을 사용하기 때문입니다.

• 확장성
  • VM Hypervisor Type-1 : complicate

    대규모 가상화에 적합합니다. Registry 에서 꺼내고, configuration 파일들 업데이트하고, env 세팅 다시하는 과정이 복잡합니다.

  • VM Hypervisor Type-2 : complicate

    소규모 가상화에 적합합니다. 위와 마찬가지로 복잡합니다.

  • Docker : easy

    이미지로 패키징 되어있어 기존의 이미지를 간단하게 pull 하거나 push 할 수 있기 때문에 확장하거나 받아오기 쉽습니다.

정리해볼까요?

• 보안 : [VM Hypervisor Type-1] > [VM Hypervisor Type-2] » [Docker]
• 성능 : [VM Hypervisor Type-1] >= [Docker] » [VM Hypervisor Type-2]
• 확장성 : [Docker] » [VM Hypervisor Type-1] >= [VM Hypervisor Type-2]

추가적으로 Windows 는 Linux 커널을 동시에 지원하므로 Docker images 세팅이 가능합니다:) 반면 리눅스는 windows 커널을 지원하지 않기때문에 리눅스에 windows image 는 실행할 수 없어요.