로컬 컴퓨팅에서 유저 레벨 가상화

강태근 전남대학교 대학원 2011 국내석사

Increasing demand for information systems, IT costs and information system scales are increasing exponentially in the world. Cost Increasing for information systems improved concern on the effectiveness of IT investments, various of techniques have been proposed to solve the investments effectiveness. Virtualization technology is introduced an important technology that has increased the efficiency aspect of IT investment. Desktop virtualization technology has to solve the problems such as resource depletion, performance degradation and upgrade in the course of operation of local computing systems. In addition, if convenient virtualized user domain and security infrastructure are constructed in virtualized independent environment, virtualized technology must need support to respond and recover quickly when inner defect and service disorder is occurred. In this paper, we proposed new virtualization technology that is more convenient and stable in local computing environment, then found technique elements need to desktop virtualization which is based on clients in various virtualization technologies. After running excution of process explorer utility in user level virtualization and VMWare, we found memory capacity that is used 30.1MB in VMWare and 16.6MB in user level virtualization respectively to compare private bytes each of process. We executed Alsogn, gom, Notepad and iexplore application program to analysis of performance in local computing environment and user domain with user level virtualization. Overhead of memory showed 2,296KB, 5275KB, 4052KB and 3,592KB memory capacity respectively. This result showed that the rate of overhead is low when memory size of application program is high. But the rate of overhead is high when the size of memory is small such as notepad application program. Also, we found no significant difference of CPU utilization which is executed application program in local computing environment and user domain with user level virtualization. In this result, proposed vitualization technology is able to minimize performance degradation of local computing envrionment. Also, we can obtain efficiently effects that is separate user's an computing resource from local computing systems while client's user use local computing resource through virtualization. 정보시스템에 대한 요구가 증가하면서 전 세계적으로 IT 비용과 정보시스템의 규모가 기하급수적으로 늘어나고 있다. 정보시스템에 대한 비용 증가는 IT 투자의 효율성에 대한 관심을 증진시켰고 이를 해결하기 위한 다양한 기술들이 대두되고 있다. 기상화 기술은 이러한 IT 투자의 효율성을 높이기 위한 주요 기술로써 각광받고 있다. 데스크톱 가상화 기술은 로컬 컴퓨팅 시스템을 운영하는 과정에서 자원의 고갈이나 성능저하, 업그레이드 등과 같은 문제가 발생한다. 또한, 가상화된 독립 환경으로 편리한 가상화된 사용자 영역 및 보안 인프라를 구축하게 되면 내부 결함으로 인해 문제가 발생하거나 서비스 장애가 발생하더라도 신속하게 대응하고 복구할 수 있는 지원이 필요하다. 본 논문은 가상화 기술에서 클라이언트 기반의 데스크톱 가상화에 필요한 기술 요소를 찾아내고 로컬 컴퓨팅 환경에서 보다 편리하고 안정된 유저 레벨 가상화 기술을 제안하였다. 유저 레벨 가상화와 VMWare를 로딩하여 Process Explorer 유틸리티를 실행시킨 후 각 프로세스의 Private Bytes를 비교해보면 VMWare에서는 30.1MB의 메모리 용량이 사용되었고, 유저 레벨 가상화 프로세스에서는 16.6MB의 메모리 용량이 사용되어짐을 알 수 있었다. 로컬 컴퓨팅 환경과 유제 레벨 가상화를 이용한 사용자 영역에서 성능 분석을 하기 위해 Alsong, gom, Notepad, iexplore 응용 프로그램을 실행 시킨 결과 오버헤드는 각각 2,296KB, 5,275KB, 4,052KB, 및 3,592KB 메모리가 사용되어짐을 알 수 있었다. 이러한 결과는 응용 프로그램의 메모리 사용량이 큰 것일수록 오버헤드의 비율이 적고, Notepad와 같은 메모리 사용량이 적은 것일수록 메모리 사용량이 커짐에 따라 오버 헤드 비율이 높아졌다. 또한 유저 레벨의 가상화를 이용한 가상화 사용자 영역과 로컬 컴퓨팅 환경에서 응용 프로그램을 실행시킨 후 CPU 사용율을 비교한 결과 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 가상화된 사용자 영역에서 로컬 컴퓨팅 환경의 성능 저하를 최소화 하여 사용자가 필요한 기능을 효율적으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 가상화를 통해 로컬 컴퓨팅 자원을 그대로 사용하면서 효율적으로 로컬 컴퓨팅 시스템으로부터 하나의 사용자 컴퓨팅 리소스를 분리시키는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

컨테이너 기반의 서버 가상화를 통한 확장성 개선 방안 연구

이민초 숭실대학교 대학원 2023 국내석사

본 연구는 클라우드 컴퓨팅, 특히 IaaS(Infrastructure as a Service)와 PaaS(Platform as a Service)를 어떻게 활용하고 있는지에 대한 분석을 진행하였다. 연구의 초점은 초기 서버 가상화 서비스의 발전과정, 현재 클라우드 네이티브 환경에서의 컨테이너 서비스의 도입 및 확산, 그리고 이러한 변화가 클라우드 전략 수립에 미치는 영향에 대한 평가에 맞추어져 있다. 초기의 서버 가상화 서비스는 주로 가상머신 기반으로 운영체제(OS), 데이터 및 애플리케이션 프로그램(AP)을 이전하는 형태의 호스팅 서비스에서 시작되었다. 이러한 서비스는 점차 발전하여 가상화 기술을 통해 향상되었으며, 최근에는 클라우드 네이티브 환경을 지원하기 위한 컨테이너 기반 서비스로의 전환이 증가하고 있다. 컨테이너 기반 서비스는 별도의 가상머신용 OS 없이도 작동할 수 있으며, Host OS를 공유함으로써 OS, 웹, 웹 애플리케이션 서버(WAS) 환경을 최소화하고 이미지 패키징 기술을 사용한다. 이러한 기술적 변화는 클라우드 네이티브 환경의 발전에 중요한 역할을 하며, 오픈소스 기술의 발전은 이러한 환경에서 빠르게 변화하는 기술에 적응하고 검증된 기술을 통합하는 데 중요한 역할을 한다. 이번 연구에서는 VM 환경과 컨테이너 환경에서 응용 프로그램의 성능을 비교 분석하여, 각 환경의 장단점을 명확히 제시한다. 이러한 비교 분석을 통해, 서버 가상화 및 클라우드 컴퓨팅 환경 구축에 대한 실질적인 가이드라인을 제공한다. 이는 보다 효과적인 클라우드 전략을 수립하는 데 있어 중요한 참고 자료가 될 것이다. 이 연구는 기술적 발전뿐만 아니라 서버 가상화 컴퓨팅의 실무 적용에서도 귀중한 통찰력을 제공하고자 한다. 이를 통해 클라우드 컴퓨팅의 최신 동향과 그 적용 사례를 이해하고, 이에 따른 전략적 대응 방안을 모색할 수 있을 것이다.

차량용 인포테인먼트를 위한 경량 가상화 플랫폼

박혜정 高麗大學校 融合소프트웨어專門大學院 2015 국내석사

최근 차량용 인포테인먼트 시스템은 스마트 폰, 태플릿 PC와 같은 개인 기기의 대중화와 인터넷에 연결된 커넥티드 카의 등장에 따라 제공하는 서비스를 다양화하고 있다. 그러나 이와 같은 서비스의 확장은 인포테인먼트 시스템을 불안정하고 보안에 취약한 시스템으로 만든다. 가상화는 가상 머신에 고립성을 만족하는 실행환경을 제공하기 때문에 신뢰성을 요구하는 자동차 시스템에서 인포테인먼트를 안전하게 통합하기 위해 이용될 수 있다. 그러나 가상화 플랫폼 구현을 위해 일반적으로 사용되는 하이퍼바이저 방식은 소프트웨어 계층의 추가로 인한 가상화 오버헤드를 갖는다. 이러한 오버헤드는 가상화 플랫폼에서 동작하는 자동차 소프트웨어의 실시간성을 훼손할 수 있기 때문에 차량용 가상화 플랫폼은 시스템에 고립성뿐만 아니라 경량성을 제공할 수 있도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 물리적 가상화 방식을 이용하여 경량성을 갖춘 차량용 가상화 플랫폼인 LET-V를 제시한다. 또한 하드웨어 지원 하이퍼바이저 방식인 Xen/ARM과 LET-V의 가상화 오버헤드를 비교하여 LET-V가 CPU와 I/O 연산에서 경량성을 가지는 것을 보인다.

가상화 환경에서 OS 및 서버 마이그레이션 연구

신범수 고려대학교 컴퓨터정보통신대학원 2017 국내석사

가상화는 서버 가상화, 네트워크 가상화, 데스크탑 가상화, 스토리지 가상화 등 여러 분야에서 사용하고 있으며 많은 기업의 인프라 시스템에 적용되어 있다 [1]. 가상화 환경으로의 시스템 통합은 전산실의 전원 사용량 감소, 상면 공간 절약, 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있다는 커다란 장점이 있다 [2]. 많은 기업이나 관공서에서 가상화를 도입하여 운영 중에 있으며 가상화를 도입하지 않는 기업에서도 가상화 도입을 검토하고 있다. 이미 기업 인프라 시스템에 가상화를 도입하고 있는 기업이나 관공서에서는 가상화로 운영중인 시스템들은 교체시기가 지났거나, 교체 시기가 다가오고 있다. 하지만 한대의 시스템에 여러 OS가 운영중인 상황에서 전체 시스템을 종료한 후OS를 업그레이드하여 새로운 시스템으로 교체하는 문제는 많은 서비스 중단 시간을 필요로 하고, 작업의 복잡성이 매우 증가하게 된다. 이러한 가상화 인프라 시스템의 OS마이그레이션과 서버 마이그레이션 시의 문제점을 해결하고자 본 논문에서는 가상화 환경에서의 시스템 중단을 최소화하고 짧은 시간에 기존 환경의 변화를 최소화 하여 OS를 업그레이드하고, 최신 인프라 시스템으로 서버를 교체 할 수 있는 방법을 제시하고 구현하였다.

L4 마이크로커널을 이용한 임베디드 시스템 운영체제의 가상화

강창호 韓國外國語大學校 大學院 2009 국내석사

가상화 기술을 사용하여 한 시스템에서 여러 개의 운영체제를 함께 운용할 수 있으며 데스크탑 및 서버 환경에서 이를 활용한 다양한 기술과 응용이 개발되었다. 최근 임베디드 시스템의 발전으로 인하여 다양한 저가의 임베디드 기기들이 일반 사용자뿐만 아니라 산업전반에 걸쳐 그 활용이 확대되고 있다. 이와 함께, 임베디드 시스템의 다양성을 지원할 수 있도록 가상화 기술에 대한 요구가 임베디드 시스템 분야에서도 빠르게 증가하고 있으며 그 연구가 활발히 진행되고 있다. OKLab 사는 L4 마이크로커널을 상용화하기 위해 연구 개발하고 있으며 L4 마이크로커널을 하이퍼바이저로 사용하여 가상화에 활용하는 프로젝트를 진행시켜왔다. 이를 통하여 가상화된 리눅스가 포함된 임베디드 시스템 L4 마이크로커널 플랫폼을 개발하였다. 그러나 아직까지 다른 운영체제에 대한 가상화는 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 L4 마이크로커널을 하이퍼바이저로 이용하여 임베디드 시스템을 위한 가상화 플랫폼의 구축과 해당 플랫폼에서 RTOS(Real-Time Operating System)인 MicroC/OS-II의 부분 가상화에 대해 기술하였다. 가상화를 위하여 가상화 초기화 모듈과 인터럽트 가상화 모듈을 설계하고 구현하였다. 또한 가상화되는 운영체제의 하드웨어 종속적인 부분을 수정하여 부분 가상화를 실현하였다. 구현된 가상화 환경의 검증을 위하여 스케줄링 예제와 메일박스 예제 프로그램을 작성하고 가상화 환경에서 수행함을 확인하였다. 실제 가상화된 환경에서의 RTOS의 유용성을 확인하기 위하여 가상화되지 않은 환경과의 인터럽트 지연 시간을 측정 비교하였다. 구현된 환경은 L4 마이크로커널을 하이퍼바이저로 사용하는 다른 운영체제 혹은 다수의 운영체제 가상화의 기본 프레임으로 사용할 수 있다.

퍼포먼스 향상을 위한 가상화 비교분석

안창용 고려대학교 정보통신대학원 2009 국내석사

가상화란, 직접적으로 보이지 않는 기능에 의해 사용자가 물리적인 자원을 논리적인 자원으로 변환하여 물리적인 제약으로부터 벗어나 보다 유연하게 IT자원을 이용할 수 있게 해 주는 기술이다. 시스템 가상화를 통하여 증대되고 있는 시스템 운용의 복잡성을 크게 줄일 수 있으며, 빈번한 업그레이드 등 유지보수에 드는 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 백업 가상화 중에서 스토리지 가상화 , 디듀플리케이션 기술을 사용하였을 경우 금융권 및 중요한 데이터를 다루는 업무분야에 일하는 많은 사람들에게 매우 효율적으로 사용이 될 것이다. 데이터의 백업 및 복구에 대한 중요성, 인터넷을 이용해 실시간으로 제공되어지는 금융 정보들, 현재까지는 백업 Tape를 이용하거나 , 디스크를 이용하여 데이터를 백업하고 복구 시켜왔다. 하지만 이런 Tape 및 디스크들은 보관 상태에 따라 수명이 다르고 먼지와 습기로 인해 Tape내용물에 손상을 가져와 데이터 복구 시 실패할 가능성이 있다.( 현재 증권사에서 빈번히 발생하고 있음) 또한 , Tape는 순차적 적근 방식이기 때문에 복구 시간이 길다는 단점을 가지고 있다. 이런 점들은 금융권 직업 종사자들에게는 치명적인 단점이라고 할 수 있다. 현재 Tape 방식외에 디스크를 이용하는 경우도 있다. 디스크를 이용하는 경우는 예전에 비해 디스크 가격이 하락하고 스토리지 용량이 점차적으로 증가하면서 많은 기업에서 디스크를 사용하기 시작했다. 디스크는 Tape보다 매우 안정적이며 읽기/쓰기를 동시에 할수 있기 때문에 Tape의 단방향을 생각했을 때 많은 시간을 단축할수 있는 장점이 있다.하지만 기존 Tape 방식을 사용하고 있는 백업 시스템에 바로 적용이 힘들고 SAN기반의 Server Free Backup환경을 지원하지 못하는 단점을 가지고 있다. 그래서 스토리지 가상화(VTL) 및 디듀플리케이션을 이용하여 한정되어 있는 물리적 자원을 상황에 맞게 효과적으로 사용할수 있는 방법에 대하여 기술하겠다. 또한 가상화 기법을 이용하여 전체 가상화 , 부분 가상화 부분에 대해 관련 연구를 하였다. OS에 완전 한 하드웨어 에뮬레이션이 되는 전체 가상화, 이와 반대로 하드웨어 에뮬레이션을 제공해주고 때론 OS를 수정하여 성능을 최적화로 실현하는 부분 가상화에 대해 연구를 하면서 유형적 효과 [(예) 서버의 재활용, OS비용절감, 네트워크 장비감소 등]뿐만 아니라 무형적인 효과 [(예)운영의 편리성으로 기회비용 발생, 효율적인 클레스터링, 협업기능 극대화 등]를 기대할 수 있는 장점을 알게 되었다.

서버 가상화 기술도입에 따른 네트워크 보안 위협 연구

이진영 건국대학교 정보통신대학원 2011 국내석사

클라우드컴퓨팅의 핵심인 가상화 기술은 기존 네트워크와 서버, 어플리케이션간의 변화 없이 빠른 서비스 도입을 가능하게 하였다. 그러나 가상화기술 도입에 따른 위험 중 네트워크 보안 위협도 증가하게 되었다. 본 논문에서는 서버가상화의 보안위험으로부터 내부 네트워크에 대한 Layer 3 프로토콜들의 보안 위협에 대해 알아보고 대응방안에 대해 제안하였다. 먼저 일반 기업 내 IT 서비스를 제공하는 서버들의 가상화 기술을 살펴본다. 서버가상화에서 운영하는 가상머신(게스트 OS)를 통해 서비스되는 네트워크의 구조를 알아보고 네트워크 장비 간 연계되는 프로토콜 중 공격 가능한 프로토콜(HSRP, EIGRP)을 선정한 후에 Case Study를 통하여 위협의 범위와 대응 방안을 기술한다. 향후에는 가상화 전용 보안시스템이 적용된 가상머신들에 대한 보안을 적용한 상태에서 공격 가능한 프로토콜에 대한 패킷 수집 가능성과 공격방법을 재확인한다. 또한 OSPF. BGP, ISIS 등과 같은 Network Layer 3의 취약점을 통해 네트워크 마비와 대응 방안에 대해 지속 검증하고자 한다.

가상화 기술을 적용한 서버 통합 연구

고범석 高麗大學校 컴퓨터情報通信大學院 2010 국내석사

최근 비즈니스 환경이 빠르게 변화함에 따라 기업의 모든 전략적 비즈니스 결정은 IT 부서의 지원을 요구하게 되었다. 이에 IT 시스템은 다양한 지원요구를 충족하기 위해 복잡화 및 다변화 되면서 서버 수가 급속하게 증가하게 됐고, 이로 인해 데이터센터에서의 공간 부족 문제, 서버 증가 및 관리 인원 증가로 인한 유지 관리 비용 또한 늘어나고 있다. IDC에 따르면, IT 예산 중 IT 관리 운영비용은 신규 시스템 비용의 3배의 비용을 사용할 뿐만 아니라 신규 시스템의 도입 비용이 연간 3% 성장에 그치고 있는데 비해, 시스템의 관리 운영비용은 연간 성장률은 10%에 이른다. 또한 IT 예산 중 단지 10% 정도만이 IT 혁신과 새로운 기능개발에 사용되고 있다. 즉, 기업 내 IT 예산 중 대부분이 시스템 운영 및 유지관리 비용에 소비되고 있음을 말해주고 있다. 이런 문제에 대한 방안으로 서버 한 대를 여러 대처럼 다양하게 활용할 수 있는 기술을 구현하는 가상화에 대한 관심이 높아지고 있으며, 가상화를 도입하려는 기업들이 점점 늘어나는 추세이다 이에 본 논문에서는 IT비용 절감을 위한 효율적인 방안으로 서버 가상화 기술을 알아보고 직접 운영 중인 IT 인프라 환경에 서버 가상화 기술을 적용하여 구성해 봄으로써 하드웨어의 자원 활용률을 극대화하고, 시스템의 가용성 향상 및 비용절감 등의 효과가 있었음을 알 수 있었다. A Study on the Virtualization for Server Consolidation Beom Seok Koh Dept. of Computer and Communications Engineering Graduate School of Computer and Information Technology Korea University Advised by Prof. Sung-Gi Min With rapidly changing business environment, support from the IT division became essential for most companies to make strategic decisions. Consequently, IT system has become complicated and diversified to meet various demands, leading to a surge in the number of servers. The increased number of servers and staff not only caused lack of space in data center, but also pushed up the cost of maintenance. According to IDC, IT management and operation spend three times the cost of the new system out of the total IT budget. While the budget for the introduction of new system grows only 3% annually, the cost of the system management shows the annual growth rate of 10 %. Only 10 percent of IT budget is being used for IT innovation and the development of new functions. In other words, most of the IT budget in a company are spent on the operation and maintenance of the system. As a solution to this issue, virtualization is attracting much attention. Virtualization refers to a technology that enables one server to play multiple roles. An increasing number of companies are adopting virtualization. Against this backdrop, this paper studied server virtualization technology as an effective solution to reduce IT costs by applying the virtualization technology to the directly operated IT infrastructure. In conclusion, the study revealed that the technology maximized resource utilization rate of hard ware, enhanced the availability of the system, and saved costs.

가상화 시스템 구축을 위한 감리 모델 : 컴포넌트/객체지향 개발모델 중심으로

임성민 건국대학교 정보통신대학원 2012 국내석사

최근 가상화 시스템이 IT대기업은 물론 일반 보험사나 금융권에도 적용되고 있으며 IT관련 프로젝트는 70%이상이 가상화 시스템기반으로 사업이 진행되고 있다. 특히, 최근 가장 큰 관심을 받고 있는 클라우드 컴퓨팅에서 가장 핵심적이며 기반이 되고 있는 기술은 가상화 시스템 기술이라고 할 수 있겠다.가상화 기술이 적용되고 상용화 된 시점은 약 5년전 이며 그동안 가상화 기술은 IT에서 선택사항이 아닌 필수사항으로 인식되었다.이렇게 가상화 시스템의 기반으로 하는 산업과 기존에 상용화 되어있는 가상화 시스템의 시장이 점차 규모가 커지고 있지만 현 정보시스템 감리에서 개발 모델에는 가상화 시스템의 구조를 고려한 내용이 없기 때문에 객체지향적인 성격을 가지고 있는 가상화 시스템 적용에 정보시스템감리가 고려해야 될 부분이라 생각한다. 위에 상황을 고려하여 가상화 시스템이 확산 및 규모가 커지면서 정보시스템 (객체지향/컴포넌트)개발 감리 모델을 연구하였다. 이에 본 논문에서는 가상화 시스템이란 무엇이며 어느정도 시장이 성장하고있고 현시스템과 가상화 시스템의 시스템구조의 다른 점을 비교 분석하여 가상화 시스템의 초점에 맞춘 정보시스템 개발 감리모델 개선사항을 제안한다.

다중 CAN 네트워크를 위한 가상화 기술 및 시간 동기화

석종수 건국대학교 대학원 2014 국내석사

가상화 기술은 기존의 컴퓨터 자원을 추상화하여 제공함으로서 하나의 물리적인 머신에서 여러 개의 가상 머신을 운영할 수 있게 해주는 기술이다. 여러 가상 머신을 하나의 물리 머신에서 동작시킴으로써 얻을 수 있는 크기, 무게, 전력 관점에서의 이점으로 인해 분산 임베디드 시스템에서도 가상화를 적용시키려는 노력이 진행 중이다. 이에 본 논문에서는 다중 포트 CAN 디바이스 기반의 임베디드 네트워크 가상화를 위한 기법을 제안한다. 이는 비가상화 환경에서의 네트워크 특성을 온전히 반영하여 다양한 환경의 CAN 임베디드 시스템을 지원할 수 있다. 실험 환경에서 사용한 VirtualBox VMM의 오버헤드를 포함하여 비가상화 환경 대비 약 2.74배 증가된 통신 지연시간을 보인다. 이와 함께 산업 자동화 통합 개발 환경인 Beremiz를 적용하여 CAN 가상화의 실제 적용 가능성을 보인다. 또한 데이터의 손실을 막고 제어의 정확성을 높이기 위해서 가상화 환경에서 적용할 수 있는 CAN 기반의 시간 동기화 기법을 제안한다. 나노초 단위의 시간 동기화를 제공하는 IEEE 1588을 CAN의 네트워크 특성에 맞게 수정하여 적용한다. 이를 통해 정밀 제어 시스템을 가상화 했을 시 보다 정확한 통신을 제공할 수 있다. 추가적으로 가상 머신 간의 시간 동기화를 위한 구조들을 추출하고 시간 동기화 정확도를 비교한다. CAN을 위한 IEEE 1588의 정확도는 시간 동기화 구조에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있다. Virtualization technology allows several virtual machines to run on a physical machine by virtualizing computing resources. Many researchers are recently trying to deploy the virtualization technology for distributed embedded systems aiming to reduce size, weight, and power. In this paper, we provide embedded network I/O virtualization for multi-port CAN devices. It considers characteristics of CAN network in non-virtualization environments. Our experiments show that the overhead of CAN I/O virtualization is 2.74 times higher than that of non-virtualized environment. In addition, we study the time synchronization over virtualized CAN network. The time synchronization helps more accurate communication in precise control systems. We analyze several feasible time synchronization structures for a CAN-based virtualized environment and compare these quantitatively in terms of accuracy of time synchronization.