정보 시스템 부서의 직원이라면 “가상화”라는 말을 흔히 들을 수 있습니다.특히 서버 구축 및 유지 관리에 관여하는 경우 매우 친숙한 단어일 것입니다.하지만 제조 시스템의 엔지니어라면 “말은 자주 듣지만 자세한 내용은 잘 모르겠다”고 말하는 사람들이 있을 수 있습니다.가상화의 정의와 구체적인 예를 통해 프로덕션 시스템과 엣지 컴퓨팅 가상화 간의 관계를 살펴보겠습니다.
가상화의 정의
가상화의 정의는 “시스템의 기술적 세부 사항을 숨기고 추상화하는 것”입니다.
정보 시스템에서는 시스템 자원을 추상화함으로써 OS와 하드웨어의 차이를 흡수하여 다른 OS 및 하드웨어에서도 동일한 프로그램을 실행할 수 있습니다.이를 휴대성 보장이라고 합니다.또한 여러 프로그램을 동시에 실행할 때는 서로의 프로그램을 인식하지 않고 프로그램을 실행해 보십시오.이러한 기술은 단일 하드웨어에서 여러 소프트웨어를 실행하는 운영 체제 및 서버의 멀티태스킹에 매우 중요합니다.
특히 서버의 경우 메모리 점유 및 CPU 점유와 같은 시스템 리소스가 잉여되는 경우가 많으므로 리소스를 효과적으로 사용하기 위해 하나의 하드웨어에 여러 서버 소프트웨어를 설치하는 것이 좋습니다.그러나 서버 소프트웨어에 따라 운영 환경, 사용자 및 필요한 보안 수준이 다를 수 있으며 한 하드웨어에서 동시에 작동하지 않을 수 있습니다.따라서 가상화 소프트웨어를 서버에 설치하는 경우가 많습니다.가상화 소프트웨어를 도입하면 서로 다른 소프트웨어가 서로의 작동 조건을 인식하지 않고도 동시에 독립적으로 작동할 수 있습니다.
반면, 프로덕션 시스템에서의 가상화는 비교적 새로운 개념으로 최근에 사용되고 있습니다.기본적으로는 “시스템의 기술적 세부 사항을 숨기고 추상화하는 것”이지만 이러한 추상화가 IT 기술에 의해 수행되는 것이 특징입니다.
구체적으로 말하면, 실제로 생산 라인을 구축하기 전에 공장의 생산 라인을 컴퓨터로 재현하고 작업자의 이동, 생산량, 레이아웃 등을 시뮬레이션하는 것입니다.또한 IT 장비를 사용하여 생산 라인을 제어하고 생산을 제어하는 것도 포함됩니다.말하자면 IT 장비를 통해 생산 라인을 “가상화”한다고 할 수 있습니다.
정보 시스템 가상화의 이점 및 구체적인 예
가상화의 장점은 결국 시스템의 자유입니다.예를 들어, 이식성 덕분에 기존 소프트웨어를 다양한 운영 체제와 새 하드웨어에서 실행할 수 있습니다.서로의 프로그램 동작을 인식하지 않고도 여러 프로그램을 동시에 실행할 수도 있습니다.이렇게 하면 시스템의 총 비용을 줄일 수 있는데, 이는 대개 서버에 특히 유용합니다.
반면 가상화 메커니즘이 복잡해지고 속도가 느려진다는 단점이 있습니다.따라서 가상화를 염두에 두고 시스템을 구축할 때는 충분한 하드웨어 용량이 필요합니다.
다음으로 가상화 기술의 구체적인 예를 살펴보겠습니다.
- MVS
MVS (Multiple Virtual Storage) 는 IBM에서 개발한 메인프레임용 OS이지만 세계에서 가장 빠르고 실용적인 운영 체제로 알려져 있습니다.가상 메모리는 '메모리 공간 가상화'라고 할 수 있는 기술로서 멀티태스킹 OS에 없어서는 안 될 기술입니다.예를 들어 가상 메모리가 지원되지 않을 때 여러 프로그램이 동시에 실행된다고 가정해 보겠습니다.이 환경에서 프로그램 A가 데이터 X를 메모리 공간에 기록한다고 가정해 보겠습니다.그러면 프로그램 B가 동일한 메모리 공간에 데이터 Y를 쓰면 어떻게 될까요?그 후에는 프로그램 A가 데이터를 읽으려고 해도 데이터 Y를 읽고 데이터가 일치하지 않아 프로그램 A가 제대로 작동하지 않습니다.
따라서 프로그램 B가 MVS에 의해 데이터 Y를 쓰기 전에 데이터 X가 외부 저장 장치에 저장됩니다.그런 다음 프로그램 A가 데이터를 읽기 전에 데이터 X를 메모리에 반환합니다.가상 메모리의 원리는 프로그램 A와 B가 인식하지 못하도록 이 작업을 수행하는 것입니다.이렇게 하면 다른 프로그램의 동작에 관계없이 프로그램을 독립적으로 실행할 수 있습니다.
- 자바 VM
Java는 임베디드 시스템 관계자들이 자주 듣는 것 같아요.Java는 프로그래밍 언어이지만 동시에 “가상 머신”의 측면도 가지고 있습니다.일반적으로 Java 컴파일러는 네이티브 코드 (CPU에서 직접 실행할 수 있는 코드) 를 출력하지 않고 중간 코드를 출력합니다.이 중간 코드는 Java VM (Java 가상 머신) 에서 실행할 수 있는 코드의 한 형태입니다.중간 코드는 네이티브 코드보다 실행 속도가 느리지만 OS와 하드웨어 구성이 다르더라도 해당 OS 및 하드웨어에 맞게 Java VM을 준비하면 일반적인 중간 코드를 실행할 수 있습니다.
임베디드 시스템에는 용도에 따라 다양한 유형의 OS가 있으며 모든 OS에 대한 컴파일러를 준비하는 것보다 Java VM을 개발하는 것이 더 쉬운 경우가 많습니다.JavaVM은 OS와 하드웨어의 차이를 흡수하고 일반적인 중간 코드를 실행할 수 있다는 장점이 있습니다.이러한 이유로 Java는 임베디드 시스템에서 자주 사용됩니다.
- 포도주
“WINE”은 리눅스에서 Windows 애플리케이션을 실행하는 소프트웨어입니다.Linux와 Windows 애플리케이션 사이를 오가며 API (애플리케이션 프로그래밍 인터페이스) 간의 가교 역할을 하는 일종의 에뮬레이터입니다.OS의 차이를 흡수한다는 관점에서 볼 때 이런 형태의 에뮬레이터는 가상화의 하나라고 할 수 있습니다.
생산 시스템 가상화 및 구체적인 사례
반면, 운영 시스템을 가상화하면 어떤 이점이 있을까요?
공장의 생산라인을 컴퓨터로 재현하고 생산라인을 시뮬레이션함으로써 실제로 생산을 시작하기 전에 다양한 문제를 점검하고 개선할 수 있습니다.또한 IT 장비를 이용한 생산 관리를 통해 생산 효율성을 높이고 노동력을 절감할 수 있습니다.
생산 시스템, 특히 IT 장비를 사용한 모니터링 및 생산 제어를 가상화할 때 문제는 제조 장비의 제어 프로토콜과 데이터 형식이 다르다는 것입니다.제조 장비 제조업체는 제조 장비의 성능을 극대화하기 위해 최적의 제어 프로토콜과 데이터 형식을 사용하는 경우가 많습니다.이러한 통일된 표준을 만들려는 움직임이 있지만 아직 실현되지 않은 것이 현재 상황입니다.
따라서 제조 장비의 제어 시스템과 클라우드 서버 사이에 에지 서버를 도입하고 이러한 차이를 흡수하기 위해 에지 서버에서 작업을 수행하는 것을 생각할 수 있습니다.이렇게 하면 클라우드 서버의 관점에서 데이터 형식과 제어 프로토콜이 모두 동일하게 보입니다.따라서 이러한 시스템은 제조 장비 간의 차이를 흡수한다는 점에서 “가상화”라고도 할 수 있습니다.이를 위해 엣지 컴퓨팅을 도입하면 제조 장비의 모니터링과 속도를 모두 달성할 수 있다는 이점이 있습니다.
또한 엣지 서버 자체를 가상화하면 엣지 서버용 하드웨어 하나로 여러 제조 장치를 독립적으로 모니터링하고 나중에 소프트웨어를 추가할 수 있습니다.이를 통해 운영 비용도 절감할 수 있습니다.
가상화 기술 및 엣지 컴퓨팅
정보 시스템과 프로덕션 시스템 모두에서 가상화의 중요성과 구체적인 사례를 살펴보았습니다.생산 라인에 있는 제조 장비의 제어 프로토콜과 데이터 형식의 차이는 현장에서 종종 문제가 되지만 엣지 컴퓨팅으로 이를 흡수하는 것이 효과적인 수단 중 하나입니다.또한 엣지 서버 자체를 가상화하면 생산라인 중심으로 유연하게 시스템을 구축할 수 있다.또한 엣지 서버를 개조할 수 있어 기존 장비를 활용하면서 단계별로 공장을 가상화할 수 있다.이러한 배경에서 가상화 지원 여부는 엣지를 배포할 때 중요한 고려 사항입니다.
