| English | 의미 |
|---|---|
| virtual machines/ˈvɜːtʃuːəl məˈʃiːnz/ | 가상 머신 |
| parallelism/ˈpærəlelɪzəm/ | 병렬성 |
| SIMD/ˈsɪmdiː/ | 단일 명령어 다중 데이터 |
| MIMD/ˈmɪmdiː/ | 다중 지령 다중 데이터 |
| massively parallel/ˈmæsɪvli ˈpærəlel/ | 대규모 병렬 처리 |
| distributed memory/ˈdɪstrɪbjuːtɪd ˈmeməri/ | 분산 메모리 |
| hypervisor/ˌhaɪpəˈvaɪzə/ | 하이퍼바이저 |
| sandboxing/ˈsændbɒksɪŋ/ | 샌드박스링 |
| bytecode/ˈbaɪtkəʊd/ | 바이트코드 |
| just-in-time compilation/dʒʌst ɪn taɪm ˌkɒmpɪˈleɪʃn/ | 지연 컴파일 |
한 대의 컴퓨터가 스무네 대를 연상시키는 경우
- 과거에는 한 application마다 물리적 서버 하나를 구매했습니다. 메일용, 웹사이트용, 회계 용도별로 각기 다른 서버를 사용했죠. 각 서버는 용량의 약 8%만 사용하더라도, 냉각이 필요한 랙에 full power를 소모하며 작동했습니다.
- 이후 서버들은 더 이상 기계적 장치가 아닌 파일로 변했습니다. 현재 세 대의 물리적 호스트 위에 스무네 개의 **가상 머신(Virtual Machine)**이 실행되고 있으며, 각각이 자체적인 프로세서, 메모리, 디스크를 가진 것처럼 인식하고 있습니다.
- 절감 효과는 전력뿐만이 아닙니다. 위험한 변경 전 가상 머신을 스냅샷으로 저장하거나, 실행 중인 상태로 다른 호스트로 복사할 수 있으며, 해킹 당하면 즉시 파기할 수도 있습니다.
- 이 교훈은 병렬성과 가상 머신입니다. 두 시스템 아키텍처의 차이점과 VM이 가져다주는 비용 및 이점을 이해하는 것입니다.
병렬 아키텍처, 간략히 보기
- **병렬성(Parallelism)**은 여러 처리 요소가 동시에 작업하는 것을 의미합니다. 플린 분류법은 이러한 형태를 명명합니다. SIMD는 하나의 명령어를 여러 데이터 항목에 적용하고, MIMD는 서로 다른 데이터에 다른 명령어를 실행합니다.
- 대규모 병렬 기계는 MIMD 아키텍처를 수천 개의 프로세서에 확장하며, 각 프로세서는 자체적인 분산 메모리를 가지고 메시지를 통해 통신합니다.
- 속도는 더 이상 클럭 주파수를 높이는 데서 나오지 않습니다. 열 관리의 한계로 인해 클럭 상향이 되었기 때문입니다. 대신 동시에 수행하는 작업을 늘리는 것이 핵심입니다. 이 페이지에 소개된 모든 아키텍처는 이 질문에 대한 답입니다.
동시에 다른 명령어, 다른 데이터를 처리
SIMD란:
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Single Instruction, Multiple Data — 예를 들어 GPU가 수천 개의 픽셀에 동일한 연산을 수행하는 경우.
플린의 범주 각각을 예시와 짝매우십시오.
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플린은 동시에 실행되는 명령어 및 데이터 스트림의 개수에 따라 분류합니다: SISD, SIMD, MIMD(그리고 드문 MISD).
대규모 병렬 컴퓨터는 다음을 사용합니다:
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대규모 병렬 시스템(슈퍼컴퓨터)은 분산 메모리를 갖춘 수천 개의 프로세서를 빠른 네트워크로 연결합니다.
가상 머신이 무엇인지
- **가상 머신(Virtual Machine)**은 전체 컴퓨터의 소프트웨어 에뮬레이션입니다. 내부에서 실행되는 소프트웨어는 실제처럼 보이는 프로세서, 메모리, 디스크를 보지만, 이들은 호스트 소프트웨어에 의해 제공되고 관리됩니다.
- 두 가지 유형이 있으며, 시험에서는 이를 구분합니다. **시스템 VM(System VM)**은 완전한 게스트 운영 체제를 실행하고, **프로세스 VM(Process VM)**은 단일 프로그램의 휴대용 코드를 실행합니다.
- 어느 쪽도 더 빠른 기계의 에뮬레이션이 아닙니다. VM의 목적은 격리(Isoation)와 portability이며, 속도 향상이 아닙니다.
컴퓨팅 개념 실험실
구체적인 예시를 그들이 시연하는 컴퓨팅 개념에 따라 분류하십시오.
가상 머신이란 무엇입니까?
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핵심은 속도보다는 에뮬레이션과 격리입니다. 시스템 VM은 전체 게스트 OS를 실행하고, 프로세스 VM은 하나의 프로그램 바이트코드를 실행합니다.
시스템 가상 머신
- **하이퍼바이저(Hypervisor)**는 가상 머신을 생성하고 관리하는 소프트웨어로, 호스트의 실제 프로세서, 메모리, 디스크를 분할하여 각 VM에게 할당하고 서로 격리되도록 유지합니다.
- 각 VM은 **자신의 게스트 운영 체제(Guest OS)**를 부팅하므로, 하나의 호스트 위에서 Windows, Linux, 구형 레거시 시스템을 나란히 실행할 수 있습니다.
- 활용 예: 하나의 기계에서 다양한 운영 체제 실행; 서버 통합(Server Consolidation), 저사용률 물리 서버들을 하나로 대체; 샌드박싱(Sandboxing), 위험하거나 신뢰할 수 없는 소프트웨어를 격리시켜 호스트에 접근하지 못하게 함; 스냅샷 기능으로Known state로 롤백 가능.
여러 가상 머신을 수용하는 호스트 랙
하이퍼바이저는 다음을 위해 사용됩니다:
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하이퍼바이저는 시스템 VM을 관리하여 여러 게스트 운영 체제가 하나의 물리적 기기를 공유하도록 합니다.
하이퍼바이저가 관리하는 시스템 VM은 전체 게스트 운영 체제를 실행하지만, JVM과 같은 프로세스 VM은 하나의 프로그램의 휴대용 바이트코드만 실행합니다.
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시스템 VM은 여러 게스트 OS가 하나의 물리적 기기를 공유하며, 프로세스 VM은 단일 프로그램에 대해 "한 번 작성, 어디서나 실행"을 제공합니다.
한 개의 호스트에서 여러 시스템 VM을 생성하고 관리하는 소프트웨어를 ____라고 합니다.
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호스트의 실제 하드웨어를 게스트之间로 나누고 각자를 격리시켜 샌드박싱 및 통합이 가능하게 합니다.
프로세스 가상 머신
- 프로세스 VM, 또는 언어 VM은 호스트의 기계어 대신 **휴대용 바이트코드(Bytecode)**로 작성된 단일 프로그램을 실행합니다. 자바 가상의 머신(Java Virtual Machine)과 .NET CLR이 그 예입니다.
- 장점: portability, 바이트코드는 VM이 있는 곳이라면 어디든 실행될 수 있어 "한 번 작성, 어디서나 실행(Write once, run anywhere)"이 가능합니다; 런타임 안전性, VM이 코드 동작을 검사하므로 안전합니다; ** Just-in-time(JIT) 컴파일**, 빈번히 사용하는 코드를 네이티브 인스트럭션으로 변환하여 장기 실행 프로그램이 네이티브 속도에 근접하게 합니다.
- 단점: 프로그램과 하드웨어 사이에 추가 계층이 생기고, VM이 먼저 설치되지 않으면 프로그램이 실행되지 않습니다.
JVM과 같은 프로세스(언어) VM의 장점은 무엇입니까? 모두 적용되는 것을 선택하십시오.
난이도 2/5 · 140 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
VM이 반드시 존재해야 합니다; 이것이 포터빌리티의 대가입니다. 포터빌리티, 안전성 및 JIT가 장점입니다.
worked example: 어떤 종류의 VM인가
- 보안 팀이 회사 네트워크에 위험을 주입하지 않고 의심스러운 이메일 첨부 파일을 열어야 한다. 시스템 VM: 게스트 OS가 하이퍼바이저에 의해 격리되어 있어 맬웨어가 호스트에 도달할 수 없으며, afterwards 스냅샷을 복원하여 모든 활동을 삭제합니다.
- 개발자가 재컴파일 없이 Windows, macOS, Linux에서 하나의 컴파일된 프로그램을 실행하고 싶다. 프로세스 VM: 프로그램이 바이트코드로 컴파일되며 각 플랫폼의 VM이 이를 실행합니다.
- Situation이 요구하는 성질인 격리(Isolation) 또는 portability를 명시한 뒤, 해당 VM의 종류를 언급하십시오.
한 개의 물리적 호스트가 고장 났을 때의 결과를 순서대로 나열하십시오.
난이도 3/5 · 200 코인 + 오늘 첫 완료 시 소액 보너스
통합은 위험을 집중시킵니다: 하나의 호스트는它所承载 everything의 단일 고장 지점입니다. 이것이 상태에 대한 limitation입니다.
worked example: 장점과 한계
- 가상 머신을 사용하여 회사의 물리적 서버를 교체할 때의 장점 두 가지와 한계 두 가지를 설명하시오. [4]
- 장점: 여러 서버가 하나의 물리적 호스트에서 실행되므로 하드웨어, 전력, 냉각 비용이 감소합니다; 또한 각 VM은 격리되어 있으므로 해킹되거나 crashed된 서버가 다른 서버에 영향을 미치지 않으며, 스냅샷으로부터 복원할 수 있습니다.
- 한계: VM들은 공유되는 호스트의 실제 프로세서, 메모리, 디스크를 사용하므로 전용 하드웨어 대비 성능이 낮고,其中一个活跃的VM이 다른 VM들을 starve 시킬 수 있습니다; 호스트가 고장 나면 모든 VM이 동시에 실패합니다.
- 각 2개씩, 그리고 각각이 단순한 라벨이 아닌 결과(Consequence)이어야 합니다.
놓칠 수 있는 점
- 하이퍼바이저는 시스템 VM을 관리합니다. 게스트 OS나 호스트 자체 OS가 아닙니다.
- 프로세스 VM은 바이트코드를 실행하며, 이는 기계어와 다릅니다. 이것이 portability의 이유입니다.
- VM의 한계는 **
- "샌드박싱"에는 그 결과물이 필수적입니다: 위험한 소프트웨어가 호스트(host)로부터 격리되므로 호스트를 손상시키거나 접근할 수 없습니다.
이해했습니다
- 병렬 처리는 클럭 속도 한계를 해결합니다: SIMD는 하나의 명령어를 여러 데이터에 적용하고, MIMD는 여러 명령어를 수행하며, 대규모 병렬은 분산 메모리를 가진 수천 개의 프로세서를 사용합니다.
- 가상 머신은 전체 컴퓨터를 소프트웨어로 에뮬레이션한 것입니다.
- 시스템 VM은 하이퍼바이저 아래에서 완전한 게스트 OS를 실행합니다: 하나의 기계 위에서 다른 운영체제를 실행하거나, 서버 통합을 수행하며, 샌드박싱과 스냅샷 기능을 제공합니다.
- 프로세스 VM은 런타임 안전성과 ** Just-in-Time 컴파일**을 사용하여 포터블 바이트코드를 실행합니다. 단점은 추가 레이어가 생성되고 호스트 자원을 공유하며, 하나의 호스트가 고장 나면 해당 호스트의 모든 VM이 함께 실패한다는 점입니다.