IT's 잡탕찌개 블로그

우선 가상화란 무엇인가?

가상화란 host 컴퓨터에서 여러개의 os를 가동 시킬 수 있게 도와주는 소프트웨어 아키텍쳐로서

하드웨어의 기능을 에뮬레이팅하여 추상화 된 여러개의 게스트 os를 가동할 수 있는 기술을 의미한다.

가상화 기술의 장단점

 . 장점 : 시스템의 확장성 및 유연성 향상, 물리적인 비용 절감

 . 단점 : 성능면에서 다소 손해를 볼 수 있다. 

가상화의 종류

1. 호스트 OS형 가상화

2. 하이퍼 바이저형 가상화

3. 컨테이너형 가상화

호스트 가상화란?

 . 물리적인 하드웨어 -> Host OS -> 가상화 소프트 웨어 -> Guest OS 순으로 구성.

 . 호스트 OS형 가상화기술은 일반적으로 알려진 Virtual Box 같은 가상화 기술이다.

호스트 가상화의 장단점

 . 장점 : Host OS 위에 있는 가상화소프트웨어를 통해 GuestOS를 구동하기 때문에 운영체제 선택에 제약이 없다.

 . 단점 : 가상화 소프트웨어 위에 각 가상화 인스턴스마다 GuestOS를 지니므로 성능에서 손해를 본다.

하이퍼 바이저형 가상화란?

 . 물리적 하드웨어 -> 하이퍼 바이저 -> GuestOS 순으로 구성

 . 세부적으론 전가상화, 반가상화로 구분된다.

 -> 전가상화 : 하드웨어를 완전히 가상화 하는 방식.

 -> 반가상화 : 전가상화의 성능저하를 해결하기 위해 하드웨어를 완전히 가상화 하지는 않는 방식.

하이퍼 바이저란?

 . Host에서 다수의 OS를 실행하기 위한 가상 플랫폼 기술

 . 가상화 머신 모니터 또는 가상화 머신 매니저라고 한다. 

 -> Virtual Machine Monitor / Virtual Machine Manager : 약어로는 VMM

 . Guest OS에 가상 운영 플랫폼을 제공하며 Guest OS를 관리한다.

하이퍼 바이저형의 장단점

 . 장점 : 별도의 Host OS 없이 실행되므로 오버헤드가 적고, 효율적인 리소스 사용이 가능하다.

 . 단점 : 머신에 대한 관리 기능이 없기때문에 별도의 컴퓨터, 콘솔 등이 필요하다.

컨테이너형 가상화

 . 물리적 하드웨어 -> Host OS -> Dock Engine -> Dock Image

 . 타 가상화 방식과는 다르게 각 Guest는 커널을 공유하기 때문에 Guest OS를 갖지 않는다.

 . 각 Guest는 필요한 라이브러리나 실행 파일 등만 개별적으로 지닌다.

컨테이너형 가상화의 장단점

 . 장점 : 다른 가상화 방식보다 성능저하가 적고 빠르다.

 . 단점 : Docker Engine이 Host OS에 영향을 받기 때문에 종속적이다. 또한 컨테이너 별 커널구성이 불가능하다.

 -> ex : linux 컨테이너의 경우 OS에서 커널이 컨테이너를 관리하기 때문에 다른 OS에서는 작동 X

로드 밸런싱이란 기본적으로 부하를 분산하는 것을 말한다.

로드밸런서의 종류는 크게 두가지로 나뉜다.

 . 운영체제 로드 밸런서

    -> 물리적인 프로세서간에 작업을 스케줄링을 통해서 분산 시킨다.

        -> ex : 멀티코어 프로세서

 . 네트워크 로드 밸런서

    -> 백엔드에서 네트워크 작업을 스케줄링을 통해 분산 시킨다.

네트워크 로드 밸런서

 . L2

    -> Mac 주소를 바탕으로 로드 밸런싱하는 방법

 . L3

    -> IP 주소를 바탕으로 로드 밸런싱하는 방법

 . L4

    -> 전송계층에서 로드 밸런싱하는 방법

    -> port 기반으로 스위칭을 지원하며 주로 라운드 로빈 방식을 사용한다.

 . L7

    -> 응용 계층에서 로드밸런싱을 하는 방법

load balancing 알고리즘

 . round robin

 . least connection

 . weighted least connections

 . faster response time

 . adaptive

 . fiexed, hashing 등등 여러 알고리즘이 존재.

Round robin (순차 방식)

 . 요청의 순서대로 각 서버에 균등하게 분배하는 방식

 . 서버 connection 수나 응답시간에 상관없이 모든 서버를 동일하게 처리한다.

 . 타 알고리즘에 비해 단순하여 속도가 가장 빠르다.

Least connecntion (최소 접속 방식)

 . 서버에 연결되어 있는 Connection 개수만 갖고 단순 비교하여 가장 적은 곳에 연결해준다.

Weighted Least Connections (가중치 최소 접속 방식)

 . 각 서버별 가중치를 정하고 가중치 대비 Connection 이 가장 적은곳에 연결해준다.

Fastest Response Time (응답 우선 방식)

 . 가장 빨리 응답하는 서버에 연결해준다.

Adaptive (최소 대기 방식)

 . Open 또는 Pending 상태인 Connection을 적게 지닌 서버로 연결시켜준다.

출처 및 참고 : https://medium.com/@pakss328/%EB%A1%9C%EB%93%9C%EB%B0%B8%EB%9F%B0%EC%84%9C%EB%9E%80-l4-l7-501fd904cf05

https://nesoy.github.io/articles/2018-06/Load-Balancer

ps : 위 두 출처에 다른 포스팅도 유용하니 추후에 공부 더 할 것.

일단 아래와 같이 몆번 중얼거리면 순서 및 구성은 외우기 쉽다.

물데네전세표어, 네인전어

각각 7계층, 4계층을 순서대로 앞글자만 따온것인데 각각에 대해서 알아보자.

OSI 7계층

물리 <-> 데이터 링크 <-> 네트워크 <->전송 <-> 세션 <->표현 <-> 어플리케이션

TCP/IP 4 계층

네트워크 엑세스 <->인터넷 <-> 전송 <-> 어플리케이션

우선 두 종류의 계층도의 관례는 아래 그림과 같다.

그렇다면 굳이 두 계층이 구분되어 있는 이유와 차이점은 무엇일까?

OSI 7계층

 . ISO에 의해서 정의되었다.

 . 계층 구조를 지니끼 때문에 각 구간별로 데이터의 흐름을 알 수 있다.

 . 각 구간별로 트러블 슈팅 자체가 용이하며 각기 다른 벤더사와의 호환성도 해결될 수 있다.

TCP/IP 4계층

 . 현재 인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고 받는데 사용되는 프로토콜의 모음이다.

 . 하드웨어, 운영체제, 접속 매체에 관계없이 동작할 수 있는 개방성을 가진다.

두 계층의 차이

 . TCP/IP 계층은 OSI 계층보다 먼저 개발되었다.

   -> 따라서 위 그림처럼 정확히 일치하지는 않는다.

 . 두 계층 모두 계층형이긴 하지만 TCP/IP의 경우 지속적인 표준화로 신뢰성이 우수하지만 OSI 7계층은 표준이긴 하되 실제적으론 적은 구현으로 인해 신뢰성이 다소 낮다.

 . OSI 7계층은 장비 개발, 통신 자체에 대한 표준으로 사용되지만, 실제 통신 자체는 보통 TCP/IP를 사용한다.

OSI 7계층 세부 설명

 . 물리계층

    -> 전송단위 : Bit

    -> 물리적, 전기적인 인터페이스 사이의 전송을 위해 필요한 기능 및 처리 절차를 규정한다.

 . 데이터 링크 계층

    -> 전송단위 : Frame

    -> 물리계층에 신뢰도를 더하기위한 흐름제어 및 오류제어를 담당한다.

    -> 노드와 노드 사이의 Data를 전달한다.

 . 네트워크 계층

    -> 전송단위 : Packet

    -> 송신측부터 목적지까지의 패킷 전송을 담당한다.

    -> 정확하고 안전한 전송을 위해서 Routing 기능을 사용한다.

    -> 상위 계층의 data를 작은 크기의 Packet으로 분할하여 전송한다.

    -> IP주소를 통해 목적지를 구분한다.

 . 전송 계층

    -> 전송단위 : Segment

    -> 전송 계층은 해당 Segement를 수신 프로세스까지의 전달을 담당한다.

    -> Port 번호를 통해서 수신 프로세스를 구분한다.

    -> 물리 ~ 전송계층까지를 하위 계층, 이후를 상위 계층으로 구분하기도 한다.

 . 세션 계층

    -> 전송단위 : Message

    -> 실제 응용 프로그램 사이에서 세션이라 불리는 연결을 확립하고 유지하며, 동기화 기능을 제공한다.

    ->표현계층에서 전송한 데이터를 효율적으로 관리하기 위해서 짧은 데이터 단위로 나눈 후 전송계층에 전달한다.

 . 표현 계층

    -> 전송단위 : Message

    -> 송수신자가 공통으로 이해가능한 데이터로 바꿔준다.

    -> 응용계층으로부터 받은 데이터의 보안과 효율적인 전송을 위해 암호와 및 압축을 한 후 세션 계층으로 보낸다.

 . 어플리케이션 계층

    -> 전송단위 : Message

    -> 최상위 계층으로 원격파일 전송등의 사용자 인터페이스를 제공한다.

TCP/IP 계층

 . 네트워크 액세스 계층

    -> 물리, 데이터 링크 계층에 해당한다.

    -> 하드웨어 적인 요소와 관련된 모든 것을 지원한다.

    -> 송신 시 상위계층이 보낸 패킷에 MAC 주소가 담긴 헤더를 추가한 후 프레임을 만든다.

 . 인터넷 계층

    -> OSI 7계층의 네트워크 계층에 해당된다.

    -> 상위 전송계층이 보낸 데이터에 IP 헤더를 붙여 IP 패킷으로 만든 후 전송한다.

 . 전송계층

    -> OSI 7계층에서 전송계층에 해당한다.

    -> 송수신 호스트 사이에서 신뢰성있는 전송기능을 담당한다.

    -> 시스템의 논리주소, port를 가지고 있고 상위 계층의 프로세스를 연결해서 통신한다.

    -> 전송 시 TCP 프로토콜, UDP 프로토콜을 이용한다.

    -> 정확한 전송보다 빠른 전송이 필요할 시 UDP 프로토콜이 좀더 유용하다.

 . 어플리케이션 계층

    -> OSI 7계층의 세션, 표현, 어플리케이션  계층에 해당한다.

    -> 각 어플리케이션들이 네트워크 서비스를 이용할 수 있도록 표준 인터페이스를 제공한다.

출처 및 참고 : https://goitgo.tistory.com/25