Boot
- 컴퓨터를 켜서 동작시키는 절차
- Boot 프로그램
- 운영체제 커널을 Storage에서 특정 주소의 물리 메모리로 복사
- 커널의 처음 실행위치로 PC를 가져다 놓는 프로그램
과정
- 컴퓨터를 킨다
- BIOS가 특정 Storage를 읽어온다
- bootstrap loader를 메모리에 올리고 실행
- bootstrap loader 프로그램이 있는 곳을 찾아서 실행
Virtual Machine(가상 머신)
하나의 하드웨어(CPU, Memory등)에 다수의 운영체제 설치
개별 컴퓨터처럼 동작하도록 하는 프로그램
Virtual Machine Type1 (native 또는 bare metal)
- 하이퍼 바이저(또는 VMM)
운영 체제와 응용프로그램을 물리적 하드웨어에서 분리하는
프로세스하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)라고 하는
소프트웨어가 Hardware 에서 직접 구동- Xen, KVM
Virtual Machine Type2
- 하이퍼바이저 또는 버추얼 머신 모니터 (VMM)라고 하는
소프트웨어가 Host OS 상위에 설치- VMWare, Parallels Desktop (Mac)
Full Virtualization(전가상화)
- 전가상화: 각 가상머신이 하이퍼바이저를 통해서 하드웨어와 통신
-
하이퍼바이저가 마치 하드웨어인 것처럼 동작하므로,
가상머신의 OS는 자신이 가상 머신인 상태인지를모름 - 하드웨어 성능 개선으로 저가상화 기술이 선호됨
Half Virtualization(반가상화)
- 반가상화: 각 가상머신에서 직접 하드웨어와 통신
- 각 가상머신에 설치되는 OS는 가상 머신인 경우, 이를 인지하고
각 명령에 하이퍼바이저 명령을 추가해서하드웨어와통신
VMWare
- 대중적인 가상머신 프로그램(type2)
KVM
- AWS등 에서 사용(type1)
• Intel-VT등 가상화 기능을 가진 CPU에서는 VMX root/VMX non-root 모드 존재
• 각 모드별로 protection ring O - 3 지원, 가상화 기능을 사용하지 않을 경우, VMX root 모드사용
• KVM은 각 가상 시스템에 대응하는 KVM 프로세스 실행, KVM 모듈(/dev/kvm)을 통해 vCPU 사용
• KVM 프로세스 기반 게스트 커널(VMX non-root / RING 0 사용), QEMU 장치 에뮬레이터가 로드됨
• 게스트 커널 위에서 실행되는 응용 프로그램은 VMX non-root / RING 3 사용
• 게스트 커널이 물리적 HW 자원 필요시, VM exit 가 발생, KVM 모듈에서 해당 요청 처리
• 일반HW자원은QEMU장치에뮬레이터에서처리
- QEMU 장치 에뮬레이터는 VMX root / RING 3를 통해, 호스트 커널에 요청 후,
해당 데이터는 공유메모리를 통해 KVM 게스트 커널과 공유
Docker
- 가상 머신은 컴퓨터 하드웨어를 가상화 (하드웨어 전체 추상화)
- 하이퍼바이저 사용, 추가 OS 필요등 성능 저하 이슈 존재
- Docker는 운영체제 레벨에서 별도로 분리된 실행환경을 제공 (커널 추상화)
- 마치 리눅스 처음 설치했을때와 유사한 실행환경을 만들어주는 리눅스 컨테이너 기술 기반
- 리눅스컨테이너 기술이므로macOS나windows에 설치할경우는가상머신 기반제공
비교
- Bare-Metal 방식이 가장 성능이 좋음
- 하드웨어 직접 엑세스하기 때문
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AWS 환경도 Bare-Metal 기반 가상 머신 기술 활용 (KVM)
- Docker는 경량 이미지로 실행환경을 통째로 백업,
실행 가능 (실무에 많이 사용됨) - Data Engineering에서 Docker로 시스템 환경 설정 + 프로그램을 한번에 배포
- 예: 프로그램 업데이트 -> Docker 이미지 작성 -> Jenkins로 배치잡 생성 및 실행(AWS EC2 재생성 및 Docker 이미지 설치, 실행)
Docker로 운영체제/프로그램 이미지로 관리
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docker pull ubuntu:latest
docker images
docker run -i -t --name hello ubuntu /bin/bash docker start hello
docker restart hello
docker attach hello
Java Virtual Machine
- 가상머신과는다른목적 (응용프로그램 레벨가상화)
- Java 컴파일러는 CPU dependency를 가지지 않는 bytecode를 생성함
- 이 파일을 Java Virtual Machine에서 실행함
- 각 운영체제를 위한 Java Virtual Machine 프로그램 존재
- 기타 참고 내용
Linux Kernel + (Shell + Some basic programs) + Andorid Framework
