05 network - 클라우드

1. 클라우드

1. 클라우드

• 물리적으로 내 컴퓨터나 회사 서버에 직접 저장하거나 처리하지 않고,
• 원격 데이터센터에 있는 컴퓨터 자원을 인터넷으로 접근해 사용하는 것
• 필요할 때 원하는 만큼 빌려 쓰고, 사용한 만큼 비용을 지불하는 형태

2. 클라우드의 특징

• 유연성: 컴퓨팅 자원을 필요할 때 즉시 늘리거나 줄일 수 있음
• 확장성: 트래픽 급증이나 데이터 증가에도 쉽게 대응 가능
• 비용 효율성: 초기 인프라 투자 없이 서비스 시작 가능
• 관리 편리: 서버 관리, 유지보수, 보안 패치 등을 클라우드 업체가 대신 처리

3. 클라이언트 / 클라우드

구분	클라이언트 (Client)	클라우드 (Cloud)
역할	서비스 요청, 사용자 인터페이스 제공	요청 처리, 데이터 저장 및 관리
위치	사용자 손에 있는 장치	원격 데이터센터나 서버
관리 주체	사용자 또는 사용자 조직	클라우드 서비스 제공업체

4. 클라우드 서비스 이용 형태

서비스 모델	제공 내용	관리 범위	사용자의 역할	대표 예시
IaaS	서버, 스토리지, 네트워크 인프라	인프라(하드웨어, 네트워크)	OS, 미들웨어, 애플리케이션 관리	AWS EC2, Google Compute Engine
PaaS	개발 플랫폼, 런타임, 미들웨어	인프라 + 플랫폼	애플리케이션 개발 및 배포	Google App Engine, Heroku
SaaS	완성된 소프트웨어	인프라 + 플랫폼 + 소프트웨어	단순 사용자, 서비스 이용	Gmail, Dropbox, Microsoft 365
DaaS	가상 데스크톱 환경	인프라 + 데스크톱 OS	원격 데스크톱 접속 및 사용	Amazon WorkSpaces, Citrix DaaS

3. 가상화

1. 가상화

• 물리 하드웨어 위에 소프트웨어 계층(하이퍼바이저, Hypervisor)을 올려서
• 각각 독립적으로 운영체제(OS)와 애플리케이션을 실행할 수 있는 가상 환경을 만듬
• 가상 머신은 실제 컴퓨터처럼 동작하지만, 물리 서버의 자원을 공유하고 분할해서 쓸 수 있음

2. 주요 특징

• 자원 효율성: 한 대의 서버에 여러 가상 서버를 만들어 하드웨어 자원을 효율적으로 사용
• 격리성: 각 가상 머신은 독립적이어서 한쪽 문제 발생이 다른 가상 머신에 영향 덜 줌
• 유연성: 필요에 따라 가상 머신을 쉽게 생성, 삭제, 복제 가능
• 이동성: 가상 머신 이미지를 다른 서버로 옮겨 실행 가능

3. 호스트형, 하이퍼바이저형

구분	하이퍼바이저형 가상화 (Bare-metal)	호스트형 가상화 (Hosted)
설치 위치	물리 하드웨어 바로 위에 하이퍼바이저 설치	기존 운영체제(호스트 OS) 위에 가상화 소프트웨어 설치
하드웨어 접근	하이퍼바이저가 직접 하드웨어 자원 제어	하이퍼바이저가 호스트 OS를 통해 간접 제어
성능	매우 높음 (하드웨어 직접 제어)	상대적으로 낮음 (호스트 OS 오버헤드 존재)
관리 복잡도	상대적으로 복잡, 전문지식 필요	상대적으로 간단, 일반 OS 사용자도 사용 가능
사용 환경	데이터센터, 클라우드 인프라, 프로덕션 환경	개발, 테스트, 개인 PC, 데스크톱 환경
안정성 및 보안	더 높음, OS를 거치지 않아 공격 표면 감소	호스트 OS 의존, 보안 취약점 존재 가능
예시 소프트웨어	VMware ESXi, Microsoft Hyper-V (서버), Xen, KVM	VMware Workstation, Oracle VirtualBox, Parallels Desktop
VM 생성/관리	하이퍼바이저가 직접 관리	호스트 OS와 하이퍼바이저가 공동 관리
확장성 및 안정성	대규모 서버, 클러스터 환경에 적합	소규모, 단일 PC 환경에 적합

4. 온프레미스 / 에지컴퓨팅

1. 온프레미스

• 서버, 스토리지, 네트워크 장비 등 모든 IT 인프라를 기업이 직접 소유하고, 자체 데이터센터나 사무실 내부에 설치해 운영
• 특징
  • 직접 구매·설치·관리 필요 (서버, 네트워크, 보안 등)
  • 물리적 위치가 기업 내부
  • 장비 교체·유지보수 비용이 큼
  • 보안 통제력이 높지만 초기 투자비용이 매우 큼
• 장점
  • 데이터 보안·통제 완전 자율
  • 맞춤형 환경 구성 가능 -단점
  • 초기 구축비용(CAPEX) 큼
  • 유지보수 인력·비용 필요
  • 확장성 제한

2. 에지 컴퓨팅

• 데이터를 멀리 있는 클라우드까지 전송하지 않고, 가까운 곳(네트워크 엣지, edge)에서 먼저 처리
• 위치 사용자의 기기나 현장(공장, 지점, 통신 기지국 등) 근처에 배치
• 효과
  • 지연(Latency) 감소 → 즉각적인 반응 가능
  • 대역폭 절약 → 필요 없는 데이터는 클라우드로 안 보냄
  • 실시간 처리 → IoT, 자율주행, 영상 분석 등에 적합

3. 온프레미스 / 에지컴퓨팅 / 클라우드

구분	온프레미스(On-Premises)	클라우드(Cloud Computing)	에지 컴퓨팅(Edge Computing)
서버/연산 위치	회사 내부 데이터센터	클라우드 사업자 데이터센터	사용자·현장 근처(네트워크 가장자리)
소유/관리 주체	회사가 직접 구매·설치·운영	클라우드 사업자가 소유·운영, 회사는 임대	회사·통신사·클라우드 사업자 등이 설치·운영
장점	보안·제어권 극대화, 커스터마이징 가능	초기 비용 낮음, 확장·축소 유연	지연시간 최소화, 실시간 처리, 대역폭 절감
단점	초기 비용 높음, 확장 어려움	인터넷 연결 필수, 데이터 전송 지연	설치·유지보수 부담, 현장 장비 필요
대표 사용 사례	금융기관 내부 서버, 정부기관 데이터센터	웹서비스, 전자상거래, SaaS(Zoom, Slack)	자율주행, 스마트공장, CCTV 실시간 분석

5. 컨테이너

1. 컨테이너

• 호스트 OS 커널을 공유하는 경량 가상화 기술
• 프로세스 실행 환경을 격리해서 일관된 배포 및 운영 가능
• 필요한 라이브러리, 실행파일, 설정만 포함한 패키지화
• 특징
  • 가상 머신 대비 훨씬 가볍고 빠름 (커널 공유, 부팅 불필요)
  • OS 전체가 아니라 사용자 공간(user space)만 격리
  • 빠른 시작과 중지, 높은 자원 효율성
  • 동일한 환경에서 개발, 테스트, 운영 가능 (이식성 보장)

2. 네트워크 브리지 (Network Bridge)

• 여러 네트워크 인터페이스를 연결해 하나의 네트워크처럼 동작하게 하는 가상 스위치 역할
• 서로 다른 네트워크 세그먼트를 Layer 2(데이터 링크 계층)에서 연결
• 컨테이너 네트워크에서, 호스트의 물리 NIC와 컨테이너의 가상 NIC를 연결해 통신을 가능하게 함
• 도커 기본 네트워크인 bridge 모드가 대표적 예시

3. 도커 (Docker)

• 컨테이너를 생성, 배포, 관리하는 플랫폼 및 도구
• 컨테이너 이미지 빌드, 레지스트리 관리, 컨테이너 실행 및 네트워킹 기능 제공
• 도커 데몬(엔진)이 컨테이너 라이프사이클 전반 담당
• 이미지 → 컨테이너 변환 후 격리된 환경에서 실행
• 개발-테스트-운영 환경 일관성 제공
• 주요 컴포넌트: Docker CLI, Docker Daemon, Docker Registry, Docker Image, Docker Container

4. 쿠버네티스 (Kubernetes, K8s)

• 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼
• 다수의 컨테이너를 클러스터로 묶어 자동 배포, 스케일링, 로드밸런싱, 복구 등을 관리
• 복잡한 분산 애플리케이션의 운영 자동화에 최적화
• 주요 개념
• Pod: 컨테이너의 최소 실행 단위(하나 또는 여러 컨테이너)
• Node: 워커 머신(물리 또는 가상)
• Master (Control Plane): 클러스터 상태 관리 및 스케줄링 담당
• Service: Pod 집합에 안정적 네트워크 접근 제공 데브옵스 (DevOps)

5. 데브옵스 (DevOps)

• 개발(Development)과 운영(Operations)의 협업과 자동화를 통한 소프트웨어 개발 및 운영 방식
• 빠른 개발, 테스트, 배포를 목표로 함
• 주요 요소: 지속적 통합(CI), 지속적 배포(CD), 인프라 자동화, 모니터링
• 도구 예시: Git, Jenkins, Docker, Kubernetes, Terraform
• 개발과 운영 간 벽을 허물어 효율성과 안정성 향상

6. 비교

구분	호스트 OS형 가상화	컨테이너
OS 포함 여부	VM마다 게스트 OS 포함	호스트 OS 커널 공유
부팅 속도	느림 (OS 부팅 필요)	매우 빠름 (즉시 실행)
리소스 사용량	큼 (OS 중복)	작음 (커널 공유)
운영체제 호환성	서로 다른 OS 가능	같은 커널 계열만 가능
격리 수준	강함 (하드웨어 가상화)	중간~강함 (OS 수준 격리)
대표 기술	VirtualBox, VMware, KVM	Docker, Podman, Kubernetes