어쨌건간에 흘러가는 者

가상화의 종류
- 가상화는 크게 전체 컴퓨터를 흉내내는(simulate) 플랫폼 가상화와 단순화된(simplified), 결합된(combined), 파편화된(fragmented) 자원을 흉내내는 자원 가상화으로 나뉜다.

플랫폼 가상화(platform virtualization)
- 모의 컴퓨팅 환경을 생성하는 virtual machine(host S/W 또는 control program)이 핵심이다. virtual machine을 운용하는 H/W 플랫폼은 단일 또는 여러 H/W가 결합된 형태가 가능하다.

    1. 하드웨어 에뮬레이션(emulation)
    - 이 virtual machine는 완전한 H/W를 흉내내어, 수정되지 않은 guest(virtual machine 위에서 동작하는 S/W) OS가 다른 CPU 위에서 동작 가능하도록 한다. 에뮬레이션의 가장 큰 문제는 극도로 느려질 수 있다는 점이다. 모든 명령어들이 기반 하드웨어에 시뮬레이트 되어야 하기 때문에, 100배 정도 느려지는 것은 다반사이다.    2. Native virtualization또는 full virtualization
    - 이 모델은 게스트(guest) OS들과 네이티브 하드웨어 사이를 중재(mediate)하는 Hypervisor(VMM: Virtual Machine Monitor)를 사용한다. 수정되지 않은 OS 사용이 가능하나 해당 OS는 기반 하드웨어를 지원해야 한다.
    3. Partial virtualization(address space virtualization 포함)
    - 기반 H/W 환경, 특히 주소 공간(address space)에 대한 여러 인스턴스를 흉내낸다. 이를 통해 자원 공유와 프로세스 고립(process isolation)이 가능하지만, 분리된 guest OS는 지원하지 않는다. 일반적으로 virtual machine에 포함되지는 않지만 중요한 가상화 중 하나이다. (예로서 가상 광학 드라이버?)
    4. Paravirtualization
    - full virtualization과 약간 유사한 대중적인 기술이다. 이 방식은 기반 하드웨어로의 공유 액세스에 hypervisor를 사용하지만, guest OS를 수정함므로 가상화 인식 코드를 OS로 통합한다(guest OS와 프로세스를 공유한다). 이같은 단점에도 불구 full virtualization보다 빨라 가상화되지 않은 시스템과 거의 비슷한 성능을 보인다.
    5. Operating System-level virtualization
    - OS 수준에서 물리적 서버를 가상화하여, 다수의 고립되고 안전한 가상 서버가 단일 물리 서버에서 동작 가능하다. guest OS 환경은 호스트 시스템과 동일한 OS를 공유하여, 동일 OS 커널이 guest 환경을 구현하는 데 사용하기도 한다. OS 커널을 수정해야 하지만 성능이 우수하다는 장점이 있다.
    6. Application Virtualization
    - 데스크톱 또는 서버 응용을 적당한 virtual machine 내에서 지역 자원을 사용하여 실행한다. 가상 응용은 레지스트리, 파일, 환경 변수 등으로 이루어진 몇몇 컴포넌트를 포함한 작은 가상 환경 내에서 실행된다. Java Virtual machine은 이의 대표적인 예이다.

자원 가상화(resource virtualization)
- 자원 집적(aggregation), 확장(spanning), 연결(concatenation)을 통해 개개의 자원이 결합하여 더 큰 자원 또는 자원 풀(pool)로 묶는 것. 다음은 예이다.

    1. Virtual Memory : 각 응용마다 가상 주소 공간을 제공하여 물리적, 비 연속적 메모리의 한계를 극복한다.
    2. RAID 또는 volume Manager : 여러 디스크를 하나의 논리 디스크로 결합한다.
    3. 스토리지 가상화 : 물리적 스토리지에서 논리적 스토리로 추상화하는 프로세스를 일컬으며, SAN에서 보통 많이 사용된다. 물리적 스토리지 자원이 스토리지 풀(storage pool)로 합쳐져 논리적 스토리지가 생성된다.
    4. Channel bonding과 네트워크 장비는 고대역폭 단일 링크를 결합된 여러 링크를 사용한다.
    5. VPN(Virtual Private Network), NAT(Network Address Translation), 또는 유사 네트워크 기술 :단일 서브네트워크 또는 여러 서브네트워크를 가로질러 가상 네트워크 네임스페이스를 생성한다.
    6. Computer cluster, grid computing, virtual server : 자원 가상화를 통해 여러 분산된 컴퓨터를 결합하여 하나의 거대한 메타컴퓨터를 생성해낸다.
    7. Partitioning(스토리지 네트워크의 경우 zoning이라 부른다) : (보통 매우 큰) 단일 자원을 필요에 따라 다수의 작고도 편리한 자원으로 분할한다.
    8. Encapsulation : 자원 내부의 복잡한 내용을 숨겨 동일 형식의 단순화된 인터페이스를 만들어낸다.

가상화 제품 진화 단계
- IT 자산 절감에서 IT 운영 비용 절감을 위한 투자로 나아감
- 1세대(다이나믹한 서버 통합) -> 2세대(이동성 강조) ->2.5세대(하드웨어/DR/백업/워크로드 밸런싱) -> 3세대(자동화/서비스 지향적/정책기반)

가상화의 활용
- 서버 통합(Server Consolidation) : Physical-to-Virtual 또는 P2V 변형(transformation)이라고도 부름
- 재해 복구(Disaster recovery) : virtual machine은 물리 서버를 위한 'hot standby' 환경으로 사용된다.
- 테스트 및 훈련 용도(test and training) : H/W 가상화를 통해 root 권한 부여가 가능함으로, 커널 개발이나 OS 훈련 코스에 유용하다.
- 이동가능 응용 프로그램(portable application) : Hard Disk에만 설치 가능한 응용 프로그램을 USB 드라이브 등에 설치 가능하도록 한다.
- 이동가능 웍스페이스(Portable workspace) : USB 드라이브 등에 자신만의 (애플리케이션, 세팅 등이 모인)웍스페이스를 구성하여, 여러 물리적 PC에서 동일한 환경으로 컴퓨팅이 가능하다.

reference:
Virtualization. Wikipedia
가상리눅스(한글). IBM
[알아봅시다] 가상화 기술. 디지털타임스

저장장치의 계층적 구성 원칙 및 구성 형태
계층의 하부로 내려감에 따라 비트당 가격은 감소하고, 용량은 증가하며, 액세스 시간이 증가함과 동시에 프로세서에 의해 액세스되는 빈도가 감소하도록 구성.

기억장치 : Register -> SRAM Cache(L1 -> L2 -> L3) -> DRAM 내부 기억장치 -> 외부 기억장치(Hard Disk -> Optical Drive 등)
HSM : Hard Disk Drive Arrays(Cache) -> Optical Drive -> Tape Drive

HSM 시스템의 특징
- 기업 데이터 벌크를 (Optical, Tape 등의) 더 낮은 액세스 속도의 장치에 저장하고 필요할 때마다 Hard Disk등의 더 빠른 장치에 복사하여 사용 : Hard Disk Drive Array는 cache의 역할
- HSM 시스템은 데이터 사용 방식을 모니터링 : 어떤 데이터를 안전하게 저속 장치로 옮겨야 하고 어떤 데이터를 하드디스크 상에 그대로 남겨야 할 것인지에 대해 추정.
- disk drive에 저장된 데이터는 일정 주기로 tape으로 이동됨. 일반적으로 주기는 몇 달 정도.
- tiered storage라고 불리기도.
- 투명성 지원: 저장장치간 데이터 이동은 사용자에게 알려지지 않음. 메인프레임에 최초로 도입된 HSM은 데이터 저장 단가를 낮추고 저속력 미디어에 담긴 데이터를 쉽게 조회하도록 하기 위해 만들어짐. 사용자는 오직 데이터 조회 속도의 차이만을 느낄 뿐.

HSM의 최근 동향
- Serial ATA(SATA)의 발달로 인한 3단계 HSM(three-stage HSM)의 등장 : 광채널 SAN(Fibre Channel Storage Area Network) 장치 -> SATA disks arrays -> tape

reference:
컴퓨터시스템구조론(Computer Organization & Architecture Designing for
Performance). William Stallings, 김종현 역
Hierarchical storage management. Wikipedia
HSM (hierarchical storage management) ; 계층적 기억장치 관리. 텀즈

분산 시스템이 갖추어야할 특성
    1. 이질성(Heterogeneity) : 시스템 요소 간의 인터페이스 표준화로, 서로 다른 하드웨어, 운영체제, 프로그래밍 언어, 네트워크로 시스템 구성이 가능해야함.
    2. 개방성(Openness) : 다양한 공급자(vendors)로부터의 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있어야.
    3. 확장성(Scalability) : H/W, S/W, 리소스의 추가 및 삭제가 용이하고 성능 손실이나 병목 현상이 발생하지 않도록 효율적이 제어가 가능한 환경을 제공해야.
    4. 결함 핸들링(Failure Handling) : 시스템 장애를 점검, 극복 가능해야하고, 시스템 장애 시에도 작업을 일관성있게 완료 가능해야.
    5. 병렬성(Concurrency) : 동시에 여러 프로세싱이 가능해야. 이를 위해 공유 자원에 대한 동기화 메커니즘이 요구됨.
    6. 투명성(Transparency) : 시스템 내부적 변화가 클라이언트에 제공되는 서비스에 영향을 미치지 않도록 해야.

분산 투명성의 종류
    1. 위치 투명성(location Transparency) : 로컬 또는 원격 서비스나 객체에 대한 위치 정보가 없이도 접근 가능함을 보장.
    2. 접근 투명성(access Transparency) : 서비스나 객체 등의 접근에 대해 언제나 동일한 경로를 갖도록 보장.
    3. 복제 투명성(replication Transparency) : 다수의 복제된 인스턴스가 운영되더라도 클라이언트에게는 단일 객체로 인식됨을 보장
    4. 병렬 투명성(concurrency Transparency) : 다수의 프로세스가 병렬 수행됨을 클라이언트는 그 사실과 프로세스 구분을 하지 못함을 보장.
    5. 결함 투명성(failure Transparency) : 시스템 내부에 오류가 발생하여도 클라이언트는 이에 상관 없이 자신의 작업을 정상적으로 완료할 수 있음을 보장
    6. 이동 투명성(mobility Transparency) : 시스템 내부 리소스의 위치 변경이 클라이언트의 작업 수행에 영향을 미치지 않음을 보장
    7. 성능 투명성(performance Transparency) : 부하 공유(load sharing)를 통한 성능 향상을 위해 시스템이 재구성이 될 수 있음을 보장
    8. 확장 투명성(scaling Transparency) : 시스템 구조와 애플리케이션에 영향을 주지 않고 리소스 확장이 가능함을 보장.

분산시스템의 단점
   1. 복잡성(Complexity)
      - 창발적 특성(emergent properties)을 이해하기 어렵고 시스템 검사가 어렵기에 중앙 처리 시스템보다 훨씬 복잡(예: 성능이 네트워크 대역폭이나 타 여러 컴퓨터 속도에 좌우됨, 어떤 프로세서에 어떤 자원을 둘 것인가에도 성능에 영향을 줌)
   2. 보안(Security)
      - 분산시스템은 다양한 컴퓨터로부터 접근 가능하며, 네트워크 트래픽에 쉽게 노출되므로 보안 관리가 상대적으로 어려움.
   3. 관리(Manageability)
      - 다양한 컴퓨터는 다양한 버전, OS 등으로 구성되므로 이를 모두 고려하여 관리해야 함.
   4. 예측불가능(Unpredictablity)
      - 분산 시스템의 반응(response)에 대해서는 예측이 불가능함. 시스템 부하, 시스템 구성 및 네트워크 트래픽 등의 분산시스템 환경의 특수함으로 인함.

- 위와 같은 단점에도 불구, 분산 시스템이 갖는 다수의 장점으로 인해 중앙 처리 시스템에서 분산 시스템으로 이주가 계속되는 실정.

reference:
Operating System Concepts 6th Ed. Silberschatz, Galvin, Gagne
[대학원] 분산시스템아키텍처 밤지기님의 블로그.
분산 시스템 레포트 월드