OpenVZ

3. 특징

하이퍼바이저형(하드웨어 레벨) 가상화 소프트웨어인 VMware나 Xen에 비해 오버헤드가 적어, 더 많은 가상 환경을 가동시킬 수 있다. 이러한 특징 덕분에 가상 사설 서버 (VPS) 사용 비용을 절감할 수 있다.

OpenVZ는 체크포인트와 라이브 마이그레이션을 지원하여, 가동 중인 게스트 OS(컨테이너)를 다른 머신으로 옮길 수 있다. simfs를 사용하는 경우 메모리 내용 등만 저장되고 파일 시스템 내용은 저장되지 않지만, ploop을 사용하면 스냅샷을 찍어 파일 시스템 내용을 복원하거나 변경 차이만 관리할 수 있다.

RHEL 5 버전에서는 가상 메모리 단위로만 메모리 제한을 설정할 수 있었지만, RHEL 6 (Linux 커널 2.6.32)부터는 cgroups 개발이 진행되어 VSwap^[10]을 사용할 수 있게 되었다. 이를 통해 물리 메모리나 스왑 메모리에도 제한을 걸 수 있다. 컨테이너 내에서 물리 메모리가 고갈되어 스왑 메모리를 사용하기 시작해도, 호스트의 물리 메모리가 남아있으면 바로 디스크에 쓰기가 시작되지 않고, 인위적으로 컨테이너 속도를 늦춰 스왑 아웃을 에뮬레이트한다. 호스트의 물리 메모리가 고갈되었을 때 비로소 디스크에 쓰기가 시작된다.

3. 1. 가상화 및 격리

• '''파일:''' 시스템 라이브러리, 응용 프로그램, 가상화된 /proc 및 /sys, 가상화된 잠금 등을 제공한다.
• '''사용자 및 그룹:''' 각 컨테이너는 자체 루트 사용자뿐만 아니라 다른 사용자와 그룹도 갖는다. VE마다 별도의 root 사용자를 가지고, 사용자와 그룹을 자유롭게 할당할 수 있다. 생성된 root와 사용자 계정 등은 호스트 시스템에 영향을 미치지 않는다.
• '''프로세스 트리:''' 컨테이너는 자체 프로세스만 볼 수 있다(init부터 시작). PID는 가상화되어 init PID가 1이 된다.
• '''네트워크:''' 가상 네트워크 장치를 통해 컨테이너는 자체 IP 주소와 함께 일련의 netfilter (iptables) 및 라우팅 규칙을 가질 수 있다.
• '''장치:''' 필요한 경우 모든 컨테이너에 네트워크 인터페이스, 직렬 포트, 디스크 파티션 등과 같은 실제 장치에 대한 액세스 권한을 부여할 수 있다.
• '''IPC 객체:''' 공유 메모리, 세마포어, 메시지를 제공한다.

3. 2. 자원 관리

• 2단계 디스크 할당량: 각 컨테이너는 디스크 블록과 아이노드(대략 파일 수)로 측정되는 자체 디스크 할당량을 가질 수 있다. 컨테이너 내에서 표준 도구를 사용하여 UNIX 사용자별 및 그룹별 디스크 할당량을 설정할 수 있다.

• CPU 스케줄러: OpenVZ의 CPU 스케줄러는 공정 공유 스케줄링 전략의 2단계 구현이다. 첫 번째 단계에서 스케줄러는 컨테이너별 ''cpuunits'' 값을 기준으로 CPU 타임 슬라이스를 할당할 컨테이너를 결정한다. 두 번째 단계에서 표준 Linux 스케줄러는 표준 Linux 프로세스 우선순위를 사용하여 해당 컨테이너에서 실행할 프로세스를 결정한다. 각 컨테이너에서 CPU에 대해 서로 다른 값을 설정할 수 있다. 실제 CPU 시간은 이러한 값에 비례하여 분배된다. 또한 OpenVZ는 총 CPU 시간의 10%(`--cpulimit`), 컨테이너에서 사용할 수 있는 CPU 코어 수 제한(`--cpus`) 및 특정 CPU 집합에 컨테이너를 바인딩(`--cpumask`)과 같은 엄격한 CPU 제한을 설정하는 방법을 제공한다.^[4]

• I/O 스케줄러: OpenVZ의 I/O 스케줄링 또한 2단계로, 두 번째 단계에서 옌스 악스보의 CFQ I/O 스케줄러를 활용한다. 각 컨테이너에는 I/O 우선순위가 할당되며 스케줄러는 할당된 우선순위에 따라 사용 가능한 I/O 대역폭을 분배한다. 따라서 단일 컨테이너가 I/O 채널을 포화시킬 수 없다.

• 사용자 빈 카운터: 사용자 빈 카운터는 단일 컨테이너가 시스템 자원을 독점하는 것을 방지하기 위한 컨테이너별 카운터, 제한 및 보장 집합이다. 각 자원은 `/proc/user_beancounters`에서 볼 수 있으며 현재 사용량, 최대 사용량(컨테이너 수명 동안), 장벽, 제한 및 실패 카운터와 관련된 다섯 가지 값을 갖는다. 자원 중 하나라도 제한에 도달하면 해당 자원의 실패 카운터가 증가한다. 주요 파라미터는 다음과 같다.^[5]

3. 3. 체크포인트 및 라이브 마이그레이션

4. 다른 가상화 기술과의 비교

VMware, Xen, KVM과 같은 가상화 기술은 전체 가상화를 제공하여 여러 운영 체제와 다른 커널 버전을 실행할 수 있지만, OpenVZ는 단일 Linux 커널을 사용하므로 Linux만 실행할 수 있다. 모든 OpenVZ 컨테이너는 동일한 아키텍처 및 커널 버전을 공유한다. 이는 게스트가 호스트와 다른 커널 버전을 필요로 하는 상황에서는 단점이 될 수 있다. 그러나 진정한 하이퍼바이저의 오버헤드가 없기 때문에 매우 빠르고 효율적이다.^[1]

OpenVZ의 메모리 할당은 소프트 방식으로 이루어지며, 한 가상 환경에서 사용되지 않은 메모리는 다른 환경이나 디스크 캐싱에 사용될 수 있다. 이전 버전의 OpenVZ는 공통 파일 시스템을 사용했지만, 현재 버전의 OpenVZ는 각 컨테이너가 자체 파일 시스템을 가질 수 있도록 허용한다.^[2]

하이퍼바이저형(하드웨어 레벨) 가상화 소프트웨어인 VMware나 Xen에 비해 오버헤드가 적다고 여겨지며, 가동시킬 수 있는 환경의 수가 더 많다. 더 고밀도화할 수 있기 때문에 가상 사설 서버(VPS) 사용에 있어서 비용 절감을 꾀할 수 있다.

체크포인트와 라이브 마이그레이션에도 대응하고 있다. 게스트 OS(컨테이너)가 가동 중인 채로 다른 머신으로 옮길 수 있다. simfs를 이용하는 경우, 메모리 내용 등만 저장되고, 파일 시스템 내용은 저장되지 않지만, 파일 시스템에 ploop을 사용한 경우에는 스냅샷을 찍을 수 있으며, 그 경우 파일 시스템 내용을 복원하거나 변경 차이만 관리할 수 있다.

RHEL 5 버전에서는 가상 메모리 단위로만 메모리 제한을 걸 수 있었지만, RHEL 6에서 Linux 커널 2.6.32가 되면서 cgroups 개발이 진행되어 VSwap^[10]을 사용할 수 있게 되었고, 물리 메모리나 스왑 메모리에도 제한을 걸 수 있게 되었다. 컨테이너 내에서 물리 메모리가 고갈되어 스왑 메모리를 사용하기 시작해도, 호스트의 물리 메모리가 남아있는 경우에는 실제로 바로 디스크에 쓰기가 시작되는 것이 아니라, 인위적으로 컨테이너의 속도를 늦춰 스왑 아웃을 에뮬레이트하고, 정말로 호스트의 물리 메모리가 고갈되었을 때 처음으로 디스크에 쓰기가 시작된다.

5. 한계

OpenVZ는 컨테이너가 하드웨어에 독립적으로 작동하도록 컨테이너의 실제 물리적 장치에 대한 접근을 기본적으로 제한한다. OpenVZ 관리자는 디스크 드라이브, USB 포트,^[6] PCI 장치,^[7] 또는 물리적 네트워크 카드^[8]와 같은 다양한 실제 장치에 대한 컨테이너 접근을 활성화할 수 있다.

`/dev/loopN`은 배포 환경에서 종종 제한되는데, 이는 루프 장치가 커널 스레드를 사용하기 때문에 보안 문제가 될 수 있기 때문이며, 이로 인해 디스크 이미지를 마운트하는 기능이 제한된다. 해결 방법은 FUSE를 사용하는 것이다.

OpenVZ는 PPP (PPTP/L2TP 등) 및 TUN/TAP를 기반으로 하는 일부 VPN 기술만 제공하도록 제한된다. IPsec은 커널 2.6.32부터 컨테이너 내에서 지원된다.

2007년에 EasyVZ라는 그래픽 사용자 인터페이스가 시도되었지만,^[9] 버전 0.1 이상으로 발전하지 못했다. 버전 3.4까지는 Proxmox VE가 GUI를 갖춘 OpenVZ 기반 서버 가상화 환경으로 사용될 수 있었지만, 이후 버전에서는 LXC로 전환되었다.

6. 라이선스

OpenVZ는 GPL 버전 2에 따라 배포된다. 이 기술을 사용한 상용 소프트웨어로는 패럴렐즈가 판매하는 패럴렐즈 버츄오조 컨테이너 for Linux가 있다.

참조

_[1] 웹사이트 Performance Evaluation of Virtualization Technologies for Server Consolidation http://www.hpl.hp.co[...]
_[2] 웹사이트 Ploop - OpenVZ Linux Containers Wiki http://wiki.openvz.o[...]
_[3] 웹사이트 OpenVZ turns 7, gifts are available! http://openvz.livejo[...] 2013-01-17
_[4] 웹사이트 vzctl(8) man page, CPU fair scheduler parameters section https://openvz.org/M[...]
_[5] 웹사이트 VSwap - OpenVZ Linux Containers Wiki http://openvz.org/VS[...]
_[6] 웹사이트 vzctl(8) man page, Device access management subsection http://wiki.openvz.o[...]
_[7] 웹사이트 vzctl(8) man page, PCI device management section http://wiki.openvz.o[...]
_[8] 웹사이트 vzctl(8) man page, Network devices section http://wiki.openvz.o[...]
_[9] 웹사이트 EasyVZ: Grafische Verwaltung für OpenVZ. Frontend für freie Linux-Virtualisierung http://www.golem.de/[...]
_[10] 웹사이트 VSwap - OpenVZ Linux Containers Wiki http://wiki.openvz.o[...]
_[11] 웹사이트 Install kernel from RPM on Ubuntu 10.04 - OpenVZ Linux Containers Wiki http://wiki.openvz.o[...]
_[12] 웹사이트 Install kernel from RPM on Debian 6.0 - OpenVZ Linux Containers Wiki http://wiki.openvz.o[...]
_[13] 웹사이트 Bug#642380: Cannot chkpnt (live migrate) VEs - linux.debian.kernel https://groups.googl[...]
_[14] 웹사이트 OpenVZ - Community Ubuntu Documentation https://help.ubuntu.[...]
_[15] 웹사이트 Official OpenVZ web site http://openvz.org/