QEMU-KVM

KVM / QEMU

KVM (Kernel-based Virtual Machine)

• 커널 기반 가상 머신(KVM)은 Linux 운영 체제를 위한 오픈소스 가상화 기술
• KVM을 통해 Linux는 격리된 여러 가상 머신(VM)을 실행하는 하이퍼바이저로 동작가능

하이퍼바이저의 역할

• 가상화를 통해 운영 체제를 다른 OS 내에서 실행 가능
• 이를 가능하게 하는 하이퍼바이저는 프로세서, 메모리, 스토리지와 같은 컴퓨팅 리소스를 풀링 후, VM에 재할당
• 하이퍼바이저로 사용되는 하드웨어 → Host 
• 해당 리소스를 사용하는 VM → Guest

장점

1. 유연성

• 호스트 머신을 여러 VM으로 나누고 리소스를 필요한 곳에 할당가능
• 이러한 방식으로 여러 VM을 하나의 물리적 하드웨어에서 호스팅해서 공간, 전력 소비 절감, 유지 관리에 유리

2. 속도

• VM 구성은 소프트웨어에 의해 정의되므로 VM을 빠르게 create, remove, clone, migrate 가능
• VM 원격관리 및 관리 자동화에 유리

3. 호환성

• 사용 중인 OS에는 릴리스되지 않았던 소프트웨어를 VM으로 실행 가능

          ex) VM에서 오래된 운영 체제를 실행하여 기존 소프트웨어를 최신 하드웨어에서도 계속 사용 가능

4. 안정성 및 안전성

• VM은 각각 별도로 실행되므로 안전성에 유리
• VM이 불안정해지더라도 호스트 OS 또는 동일한 호스트의 다른 VM에 영향을 미치지 않으며 새로운 구성을 테스트할 때 전체 시스템을 손상시킬 위험이 없음

KVM의 기능

1. SELinux 및 sVirt와 관련된 보안 경계

• KVM은 VM 보안 및 격리를 강화하기 위해 SELinux와 sVirt의 조합을 사용
• sVirt는 SELinux의 기능을 확장해서 필수 액세스 제어 보안이 Guest VM에 적용될 수있도록 하고 수동 레이블 지정에서 비롯되는 오류를 

         예방

2. 스토리지 유연성

• KVM은 일부 로컬 디스크와 NAS를 포함해서 Linux에서 지원하는 모든 스토리지를 사용 가능
• KVM은 공유된 파일 시스템을 지원하므로 VM 이미지가 여러 호스트 사이에서 공유 가능

3. 여러 하드웨어 아키텍처에 대한 지원

• KVM이 Red Hat Enterprise Linux 9의 일부로 사용되는 경우, 64비트 AMD, Intel, ARM 아키텍처를 포함해서 IBM z13 시스템 이상에서도 지원

4. 실시간 마이그레이션

• KVM은 실행 중인 VM을 서비스 중단 없이 물리 호스트 사이에서 이동할 수 있는 실시간 마이그레이션을 지원
• 재배치되는 과정에서 VM은 작동 상태를 유지하고, 네트워크 연결도 활성화되어 있으며, 애플리케이션은 실행유지 → VM의 현재 상태를 저장하므로 보관한 후 나중에 재시작 가능

관리 방법

• 가상화 관리 툴을 사용하면 여러 VM을 실행할 때 VM을 지속적으로 추적 가능
• 일부 VM 관리 툴은 CLI 환경에서 실행되고 일부는 GUI를 제공

1. libvirt 및 virsh

• libvirt 프로젝트는 가상화 플랫폼 관리를 위한 API를 제공
• libvirt 내에서 virsh는 VM의 생성, 시작, 나열, 중단과 가상화 쉘 입력을 위한 커맨드라인 유틸리티

2. 가상 머신 관리자

• 가상 머신 관리자(VMM 또는 virt-manager)는 VM을 위한 데스크톱 인터페이스를 제공

3. 웹 콘솔

• VM 관리자는 웹 기반 인터페이스를 사용하여 VM을 관리 가능

         1. Cockpit은 사용자가 웹 인터페이스에서 VM을 관리할 수 있는 솔루션을 제공

         2. Red Hat Enterprise Linux는 가상화를 위한 웹 콘솔 플러그인을 제공

4. KubeVirt

• Kubevirt는 VM을 컨테이너화된 애플리케이션과 함께 관리할 수 있는 쿠버네티스 환경에서 많은 VM을 관리하는 솔루션

QEMU (Quick Emulator)

• QEMU는 CPU 및 주변 장치를 소프트웨어적으로 에뮬레이션하는 오픈소스 에뮬레이터
• 가상 머신의 실행 환경을 제공하는 역할 → KVM과 결합해서 더욱 효율적인 가상화 성능을 제공
• 하드웨어 환경을 소프트웨어적으로 구현하여 이종 아키텍처 간 실행을 가능하게 함

특징

• CPU, 네트워크, 디스크 컨트롤러 등 다양한 하드웨어 에뮬레이션 지원
• Windows, macOS 등 다양한 OS 실행 가능

가상화와 에뮬레이션의 차이점

KVM + QEMU 조합의 필요성

1. KVM의 역할

• 가상 머신(VM) 실행을 위한 하드웨어 가속 지원
• CPU, 메모리, I/O 성능 최적화

2. QEMU의 역할

• 하드웨어 가상화를 지원하지 않는 경우 소프트웨어 에뮬레이션 제공
• KVM과 함께 사용하여 디바이스 및 네트워크 에뮬레이션 제공

결론

                                                                                                                                                                                                                      ⭐발표자 : 김동현님