[가상화] 03. VirtualBox와 VMware: 데스크톱부터 엔터프라이즈까지

• 들어가며
• VirtualBox 아키텍처
  • 핵심 구조
  • 가상 GPU 옵션
  • Guest Additions
  • VirtualBox GPU 한계
• VMware 제품군
  • 제품 라인업
  • VMware Workstation
  • VMware Fusion (macOS)
  • VMware ESXi (Type 1)
• vSphere 에코시스템
  • 핵심 기능
  • vMotion 동작 흐름
• VMware vGPU 지원
  • NVIDIA GRID 통합
  • 지원 기술
• 제품 비교표
• vSphere 9.0 라이선스 변경
• 실습: VBoxManage CLI 활용

들어가며

VirtualBox와 VMware는 가상화 분야에서 가장 널리 사용되는 제품군입니다. VirtualBox는 오픈소스 데스크톱 가상화의 대표주자이고, VMware는 데스크톱(Workstation/Fusion)부터 엔터프라이즈(ESXi/vSphere)까지 풀 라인업을 보유합니다.

VirtualBox 아키텍처

핵심 구조

VirtualBox는 Oracle이 관리하는 오픈소스 Type 2 하이퍼바이저입니다.

+-----------------------------------------------+
|           VirtualBox Manager (GUI/CLI)          |
+-----------------------------------------------+
|  VM 1         |  VM 2         |  VM 3          |
|  Guest Adds   |  Guest Adds   |  (No Adds)     |
+-----------------------------------------------+
|           VirtualBox VMM Engine                 |
|  (Ring-0 Driver + User-space Components)       |
+-----------------------------------------------+
|           Host OS (Windows/macOS/Linux)         |
+-----------------------------------------------+
|           Physical Hardware                     |
+-----------------------------------------------+

주요 특징:

• Type 2 하이퍼바이저 (호스트 OS 위에서 실행)
• Intel VT-x / AMD-V 하드웨어 가상화 활용
• 크로스 플랫폼: Windows, macOS, Linux, Solaris
• 무료 + 오픈소스 (GPLv3, Extension Pack은 PUEL 라이선스)
• VBoxManage CLI로 자동화 가능

가상 GPU 옵션

Guest Additions

Guest Additions는 게스트 OS에 설치하는 반가상화 드라이버 패키지입니다.

제공 기능:

• 마우스 포인터 통합 (심리스 전환)
• 공유 폴더 (호스트-게스트 파일 공유)
• 자동 화면 해상도 조절
• 시간 동기화
• 클립보드 공유
• 드래그 앤 드롭
• 3D 가속 (실험적 OpenGL ~3.0, D3D는 실험적)

VirtualBox GPU 한계

VirtualBox의 GPU 가상화에는 명확한 한계가 있습니다.

• GPU 패스스루 없음: v6.1.0에서 실험적 PCI 패스스루가 제거됨
• vGPU 미지원: NVIDIA GRID나 AMD MxGPU와의 통합 없음
• Vulkan 미지원: OpenGL ~3.0까지만 가능
• 최대 VRAM: 256MB (GPU 집약적 작업에 부적합)
• 비디오 인코딩/디코딩: 하드웨어 가속 없음

[VirtualBox GPU 기능 요약]

GPU Passthrough:   지원 안 함
vGPU:              지원 안 함
Vulkan:            지원 안 함
OpenGL:            ~3.0 (실험적)
DirectX:           실험적 (D3D 8/9 일부)
최대 VRAM:         256MB
모니터 수:         최대 8개 (2D만)

VMware 제품군

제품 라인업

+-----------------------------------------------------+
|                    VMware 제품군                      |
+-----------------------------------------------------+
|                                                       |
|  [Desktop]              [Enterprise]                  |
|                                                       |
|  Workstation Pro/Player  ESXi (Type 1 Hypervisor)    |
|  (Windows/Linux)         vCenter Server               |
|                          vSphere Suite                |
|  Fusion Pro/Player       vSAN                        |
|  (macOS)                 NSX (네트워크 가상화)        |
|                          Aria (모니터링)              |
+-----------------------------------------------------+

VMware Workstation

+-----------------------------------------+
|  VM 1 (Windows)  |  VM 2 (Ubuntu)       |
|  NAT / Bridged   |  Host-Only / Custom  |
+-----------------------------------------+
|  VMware Workstation Pro                  |
|  (Type 2 Hypervisor)                    |
+-----------------------------------------+
|  Host OS (Windows / Linux)              |
+-----------------------------------------+
|  Hardware (VT-x/AMD-V required)         |
+-----------------------------------------+

주요 기능:

• 스냅샷 및 클론 (Linked Clone으로 디스크 절약)
• 가상 네트워크 에디터 (NAT, 브리지, 호스트 전용, 커스텀)
• Unity 모드 (게스트 앱을 호스트 데스크톱에 통합)
• vctl로 컨테이너 실행 지원
• UEFI Secure Boot 지원

VMware Fusion (macOS)

• macOS 전용 Type 2 하이퍼바이저
• Apple Silicon (M1/M2/M3/M4) 네이티브 지원
• ARM 기반 Windows 11, Linux 실행 가능
• Metal 기반 3D 그래픽 가속
• macOS 게스트 VM 지원 (라이선스 범위 내)

VMware ESXi (Type 1)

+---------------------------------------------------+
| VM 1        | VM 2        | VM 3        | VM 4    |
| (Production)| (Database)  | (Web App)   | (Test)  |
+---------------------------------------------------+
|                VMkernel                            |
|  +----------+  +----------+  +----------+         |
|  | VMFS 6   |  | vDS      |  | Firewall |         |
|  | Storage  |  | Network  |  | Module   |         |
|  +----------+  +----------+  +----------+         |
+---------------------------------------------------+
|           Physical Hardware                        |
|  (CPU, RAM, HBA/NIC, PCIe Devices)               |
+---------------------------------------------------+

VMkernel 핵심 구성요소:

vSphere 에코시스템

vSphere는 ESXi + vCenter Server의 조합으로, 엔터프라이즈 가상화 플랫폼입니다.

핵심 기능

[vSphere 기능 아키텍처]

+------------------+
|   vCenter Server |  <-- 중앙 관리
+--------+---------+
         |
    +----+----+----+----+
    |    |    |    |    |
  ESXi ESXi ESXi ESXi ESXi  <-- 클러스터
    |    |    |    |    |
    +----+----+----+----+
         |
   Shared Storage (vSAN / SAN / NFS)

vMotion 동작 흐름

Source ESXi Host              Destination ESXi Host
+------------------+         +------------------+
| VM (Running)     |         | VM (Preparing)   |
| Memory Pages     | ------> | Memory Copy      |
| (Pre-copy)       |         | (Iterative)      |
+------------------+         +------------------+
        |                            |
        |    1. 메모리 사전 복사      |
        |    2. 변경된 페이지 반복 전송 |
        |    3. VM 일시 정지 (~ms)    |
        |    4. 최종 상태 전송         |
        |    5. 대상에서 재개          |
        v                            v
   Shared Storage (SAN / vSAN / NFS)

VMware vGPU 지원

NVIDIA GRID 통합

VMware ESXi는 NVIDIA GRID/vGPU를 완벽하게 지원합니다.

+----------+ +----------+ +----------+
| VM 1     | | VM 2     | | VM 3     |
| vGPU     | | vGPU     | | vGPU     |
| Q-series | | C-series | | B-series |
+----------+ +----------+ +----------+
|         vGPU Manager (ESXi)        |
+------------------------------------+
|         Physical GPU               |
|   (NVIDIA A100/A30/L40S/etc.)     |
+------------------------------------+

vGPU 성능:

• 네이티브 대비 88~96% 성능 달성 (워크로드에 따라)
• 프로파일별 VRAM과 인코더 할당
• QoS 정책으로 GPU 리소스 관리 가능

지원 기술

제품 비교표

vSphere 9.0 라이선스 변경

2024년 Broadcom의 VMware 인수 이후 라이선스 모델이 크게 변경되었습니다.

주요 변경사항:

• 영구 라이선스 폐지, 구독 전용으로 전환
• 개별 제품 판매 중단 (ESXi 단독 구매 불가)
• 두 가지 번들로 통합:
  • VVF (VMware vSphere Foundation): 기본 가상화 + vSAN
  • VCF (VMware Cloud Foundation): 전체 SDDC 스택 (vSphere + vSAN + NSX + Aria)
• 소켓 단위에서 코어 단위 라이선스로 전환
• 무료 ESXi 라이선스 (vSphere Hypervisor) 폐지

[라이선스 변경 요약]

Before (VMware):
  ESXi Free  |  vSphere Std  |  vSphere Ent+  |  개별 구매 가능
  (무료)     |  (영구)       |  (영구)         |

After (Broadcom):
  VVF (vSphere Foundation)  |  VCF (Cloud Foundation)
  (구독, 코어 단위)          |  (구독, 코어 단위)
  개별 ESXi 구매 불가, 무료 라이선스 폐지

이 변화로 많은 기업이 Proxmox VE, Nutanix AHV 등 대안을 검토하고 있습니다.

실습: VBoxManage CLI 활용

# VM 생성
VBoxManage createvm --name "test-ubuntu" --ostype "Ubuntu_64" --register

# 메모리, vCPU 설정
VBoxManage modifyvm "test-ubuntu" --memory 4096 --cpus 4

# 가상 디스크 생성 및 연결
VBoxManage createmedium disk --filename "test-ubuntu.vdi" --size 50000
VBoxManage storagectl "test-ubuntu" --name "SATA" --add sata
VBoxManage storageattach "test-ubuntu" --storagectl "SATA" \
  --port 0 --device 0 --type hdd --medium "test-ubuntu.vdi"

# ISO 연결
VBoxManage storageattach "test-ubuntu" --storagectl "SATA" \
  --port 1 --device 0 --type dvddrive --medium ubuntu.iso

# 네트워크 설정 (NAT -> Bridge)
VBoxManage modifyvm "test-ubuntu" --nic1 bridged --bridgeadapter1 en0

# VM 시작
VBoxManage startvm "test-ubuntu" --type headless

# 스냅샷 생성
VBoxManage snapshot "test-ubuntu" take "clean-install"

# VM 목록 확인
VBoxManage list vms
VBoxManage list runningvms