KR102660421B1 - 가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법 - Google Patents

가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하는 가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법에 관한 것이다.

Description

가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법{MANAGEMENT APPARATUS FOR VIRTUAL NETWORK, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하기 위한 방안에 관한 것이다.
클라우드 서비스 환경에서 컨테이너(Container)는 가상 머신(VM, Virtual Machine)에 비해 훨씬 가벼운 가상화 기술로서, 모든 연관 요소(관련 라이브러리, 구성 파일 등)를 하나의 패키지로 구성하는 것을 지원함에 따라, 컨테이너의 생성 및 배포 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 재 기동 또한 빠르다는 장점을 가진다.
이에, 가상 머신을 컨테이너화 한다면 단일 컨테이너 플랫폼으로 컨테이너 및 가상 머신을 모두 제공할 수 있어, 컨테이너가 가진 위 장점에 따라 CAPEX(Capital expenditures)와 OPEX(Operating Expenditure)를 모두 줄일 수 있다.
더욱이, 기존 클라우드 환경에서 제공되던 다양한 IT 서비스 및 기술을 모바일 네트워크의 엣지에서 제공하고자 하는 개념인 모바일엣지컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 환경으로 진화되고 있는 작금의 추세를 고려한다면, 물리 자원이 한정된 모바일엣지컴퓨팅 환경에서는 플랫폼 단일화는 필수적이다.
그러나, 가상 머신과 컨테이너 간에는 각 연결 포트의 포맷 및 IP 주소 할당 스킴(Scheme)과 같은 네트워킹 방식에 있어 차이를 보이게 되며, 따라서 이에 대한 고려 없이 가상 머신을 컨테이너화 하여 활용하는 경우, 플랫폼 단일화 이전에 가상 머신 기반의 정상적인 서비스 자체가 불가해지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치는, 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신을 배치시킨 호스트를 생성하는 호스트 생성부; 및 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지로 상기 호스트 내부의 컨테이너와 상기 호스트와는 다른 타 호스트 내부의 컨테이너를 연결시킨 가상 네트워크를 구축하는 네트워크 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리부는, 상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 통합브릿지 간 연결을 지원하는 터널링브릿지로 상기 제1 컨테이너와 상기 제2 컨테이너를 연결할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리부는, 상기 호스트에 대해서, 상기 가상 머신의 가상 포트; 상기 가상 머신의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 컨테이너와 상기 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하는 내부브릿지와 연결되는 탭 포트; 상기 내부브릿지와 연결되는 상기 컨테이너의 가상 포트; 및 상기 컨테이너의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지와 연결되는 가상 인터넷 포트를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리부는, 상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 제1 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역과, 상기 제2 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 서로 달라지도록 가상 네트워크 별로 IP 대역을 다르게 할당할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리부는, 상기 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 상기 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 상기 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치의 동작 방법은, 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신을 배치시킨 호스트를 생성하는 호스트 생성단계; 및 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지로 상기 호스트 내부의 컨테이너와 상기 호스트와는 다른 타 호스트 내부의 컨테이너를 연결시킨 가상 네트워크를 구축하는 네트워크 관리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리단계는, 상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 통합브릿지 간 연결을 지원하는 터널링브릿지로 상기 제1 컨테이너와 상기 제2 컨테이너를 연결할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리단계는, 상기 호스트에 대해서, 상기 가상 머신의 가상 포트; 상기 가상 머신의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 컨테이너와 상기 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하는 내부브릿지와 연결되는 탭 포트; 상기 내부브릿지와 연결되는 상기 컨테이너의 가상 포트; 및 상기 컨테이너의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지와 연결되는 가상 인터넷 포트를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리단계는, 상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 제1 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역과, 상기 제2 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 서로 달라지도록 가상 네트워크 별로 IP 대역을 다르게 할당할 수 있다.
구체적으로, 상기 네트워크 관리단계는, 상기 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 상기 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 상기 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당할 수 있다.
이에, 본 발명의 가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법에 의하면, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하는 것이 가능해지므로, 컨테이너 및 가상 머신을 모두 활용한 단일 컨테이너 플랫폼의 형태로 만족도 높은 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 관리 환경을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호스트 내 포트를 설명하기 위한 예시도.
도 4는 기존 방식의 가상 네트워크를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 기본 방식의 가상 네트워크에서 컨테이너 재 시작 상황을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크에서 컨테이너 재 시작 상황을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매핑 엔트리를 비교 설명하기 위한 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 모바일엣지컴퓨팅(MEC, Mobile-Edge Computing) 기반의 가상화 기술을 다룬다.
가상 머신의 연결성 제공을 위해서는, 가상 머신에 가상 포트(vPort, Virtual Port)를 연결하며, 이러한 가상 포트와 페어(Pair)된 다른 한 쪽은 탭 포트(TAP port)를 생성하여 생성된 탭 포트를 브릿지에 연결시켜 관리하는 것이 일반적이다.
또한, 컨테이너의 연결성 제공을 위한 일반적인 방법으로는, 컨테이너 그룹(예: POD)에 가상 포트를 생성하여 연결하고, 다른 한 쪽은 가상 인터넷 포트(veth Port) 형태로 생성하여, 이를 가상 인터넷 포트를 브릿지에 연결할 수 있다.
그러나, 가상 머신을 컨텐이너화 하는 경우, 네트워킹을 위해 컨테이너화된 가상 머신을 브릿지에 연결해야 하나 탭 포트와 가상 인터넷 포트의 포맷이 일치하지 않기 때문에 바로 브릿지에 연결할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 컨테이너 네트워킹 모델은, CNI(Container Network Interface) 표준을 따르며, 이는 가상 머신 네트워킹 모델과는 다르기 때문에 기존의 가상 머신 워크로드를 컨테이너화된 가상 머신에 그대로 마이그레이션하여 사용하기가 힘들다.
특히, 가상 머신과 컨테이너 간 IP 주소 할당 스킴(Scheme)이 다르기 때문에 컨테이너에서 사용하던 방식을 가상 머신에 그대로 적용하는 경우, 가상 머신이 재 시작되거나, 마이그레이션 발생 시 IP 주소가 바뀌어 가상 머신에 대한 접근 자체가 불가능한 이슈 등이 발생할 수 있다.
이처럼, 가상 머신과 컨테이너 간에는 각 연결 포트의 포맷 및 IP 주소 할당 스킴(Scheme)과 같은 네트워킹 방식에 있어 차이를 보이게 되며, 따라서 이에 대한 고려 없이 가상 머신을 컨테이너화 하여 활용하는 경우, 플랫폼 단일화 이전에 가상 머신 기반의 정상적인 서비스 자체가 불가해질 수 있음을 예상해볼 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는, 가상 머신과 컨테이너 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하고자 한다.
이와 관련하여, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 관리 환경을 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 관리 환경에서는, 가상 네트워크(net 1, net 2)를 구축하는 가상네트워크관리장치(100)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
가상네트워크관리장치(100)는 호스트(Host#1, Host#2) 별 파드(POD) 형태의 컨테이너를 호스트(Host#1, Host#2) 간에 연결시켜 서로 다른 가상 네트워크(net 1, net 2)를 구축하는 장치를 일컫는 것으로서, 예컨대, 컨테이너화된 어플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링 및 관리해주는 오픈소스 시스템인 쿠버네티스(Kubernetes)의 기반의 컴포넌트로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 가상 머신의 컨테이너화 구현에 따라 파드(POD) 형태의 컨테이너 내부에 가상 머신(Virtual Machine)이 설치(생성)되는 배치 구조를 가지게 된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에서는 전술한 구성을 통해서, 가상 머신과 컨테이너 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 가상네트워크관리장치(100)의 구성을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치(100)는 호스트(Host#1, Host#2)를 생성하는 호스트 생성부(110), 및 호스트(Host#1, Host#2) 간에 컨테이너가 서로 연결된 가상 네트워크(net 1, net 2)를 구축하는 네트워크 관리부(120)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
이러한, 가상네트워크관리장치(100)의 전체 구성 내지는 적어도 일부의 구성은 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 내지는 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 컨테이너화된 어플리케이션을 자동으로 배포, 스케일링 및 관리해주는 오픈소스 시스템인 쿠버네티스(Kubernetes)의 기반의 컴포넌트인 것으로 이해될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치(100)는 전술한 구성을 통해서 가상 머신과 컨테이너 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 가상네트워크관리장치(100) 내 각 구성에 대해 보다 구체적인 설명을 이어 가기로 한다.
호스트 생성부(110)는 호스트(Host#1, Host#2)를 생성하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 호스트 생성부(110)는 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신(Virtual Machine)을 배치시킨 호스트(Host#1, Host#2)를 생성하게 된다.
이때, 호스트 생성부(110)는 컨테이너화된 하이퍼바이저(Containerized Hypervisor)를 파드(POD) 형태로 올리고, 해당 파드 내에 가상 머신(Virtual Machine)을 다시 설치하는 방식을 통해서 호스트(Host#1, Host#2)를 생성할 수 있다.
네트워크 관리부(120)는 가상 네트워크(net 1, net 2)를 구축하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 네트워크 관리부(120)는 호스트(Host#1, Host#2)가 생성되면, 호스트(Host#1, Host#2) 간에 내부의 컨테이너를 서로 연결시켜 가상 네트워크(net 1, net 2)를 구축하게 된다.
이때, 네트워크 관리부(120)는 호스트(Host#1, Host#2)의 컨테이너와 해당 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하기 위한 내부브릿지, 및 호스트와 해당 호스트 내부의 컨테이너를 연결하기 위한 통합브릿지를 마련하고, 이러한 브릿지와의 연결을 위한 포트를 각 호스트(Host#1, Host#2)에 대해서 생성한다.
즉, 네트워크 관리부(120)는 도 3에서와 같이, 하이퍼바이저를 통해서 가상 머신(VM)에 대한 가상 포트(eth0); 가상 머신의 가상 포트(eth0)와 페어(Pair)를 이루며, 내부브릿지(br-123)와 연결되는 탭 포트(tap123); 내부브릿지(br-123)와 연결되는 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)를 생성하며, 또한, 컨테이너 네트워크 인터페이스(CNI, Container Network Interface)을 통해서 컨테이너(net0)의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 통합브릿지(br-int)와 연결되는 가상 인터넷 포트(veth123)를 생성할 수 있다.
참고로, 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)에는 IP 주소가 할당되지 않으며, 외부로부터의 트래픽 유입 시에는 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)를 통과 후 내부브릿지(br-123)를 거쳐 가상 머신의 가상 포트(eth0)로 전달될 수 있다.
또한, 네트워크 관리부(120)는 각 호스트(Host#1, Host#2) 내 포트 생성이 완료되면, 호스트(Host#1, Host#2)와 각 호스트(Host#1, Host#2) 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지(br-int-0001, br-int-0002)로 호스트(Host#1, Host#2) 간에 내부의 컨테이너를 서로 연결한다.
즉, 네트워크 관리부(120)는 제1 가상 네트워크(net 1)를 구축하고자 하는 경우, 제1 통합브릿지(br-int-0001)로 제1 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너와 제2 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너를 연결하며, 제2 가상 네트워크(net 2)를 구축하고자 하는 경우, 제2 통합브릿지(br-int-0002)로 제1 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너와 제2 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너를 연결할 수 있다.
또한, 네트워크 관리부(120)는 통합브릿지(br-int-0001, br-int-0002) 간 연결을 지원하는 터널링브릿지(br-tun)를 마련하고, 이러한 터널링브릿지(br-tun)를 통해서 각 호스트(Host#1, Host#2) 내부에서 서로 다른 가상 네트워크(net 1, net 2)에 속하고 있는 컨테이너를 서로 연결시킨다.
또한, 네트워크 관리부(120)는 호스트(Host#1, Host#2) 간에 내부의 컨테이너 연결이 완료되면, 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 IP 대역을 할당한다.
이때, 네트워크 관리부(120)는 각 가상 네트워크(net 1, net 2)에서 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 달라지도록 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 서로 다른 IP 대역(net 1: 10.10.1.0/24, net 2: 10.10.2.0/24)을 할당할 수 있다.
이렇게 되면, 본 발명의 일 실시예에서는 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역을 할당하는 기존 방식과는 달리, 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 서로 다른 IP 대역(net 1: 10.10.1.0/24, net 2: 10.10.2.0/24)이 할당됨에 따라 단일 호스트 내 컨테이너 별로 다른 가상 네트워크에 속하는 가상 머신을 설치(생성)할 수 있어 IP 주소의 중복과 낭비를 동시에 회피하는 것이 가능해진다.
또한, 단일 호스트 내 가상 머신이라 할지라도 서로 다른 가상 네트워크에 속함에 따라 가상 머신 간 트래픽 격리(isolation)이 가능해 짐을 예상할 수 있다.
설명의 이해를 돕기 위해 도 4에서는 호스트 단위로 IP 대역을 할당하는 기존 방식의 가상 네트워크를 예시적으로 보여주고 있다
즉, 기존 방식에서는 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역이 할당됨에 따라 제1 호스트(Host#1)에 대해서는 10.10.1.0/24의 IP 대역이 할당되고, 제2 호스트(Host#2)에 대해서는 10.10.2.0/24의 다른 IP 대역이 할당되고 있음을 확인할 수 있다.
그러나, 이 경우, 호스트 내 가상 머신을 많이 생성하지 않을 경우 IP 주소의 낭비가 발생하게 된다.
더욱이, 호스트 단위로 서로 다른 IP 대역이 할당됨에 따라 IP 주소의 중복 문제는 발생하지 않지만 기본적으로 모든 IP 주소들 사이의 통신은 가능하게 되어 보안에 취약해지는 문제점이 존재한다(10.10.0.0/16 대역 내 모든 가상 머신 들이 서로 통신 가능한 네트워크 구조).
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 가상 네트워크의 운용 중 자원 고갈 혹은 노드 증설 등의 이유로 가상 머신의 마이그레이션(Migration)이 발생하거나, 가상 머신이 재 시작되는 관계로 컨테이너가 재 시작되는 경우를 고려한다.
이 경우, 재 시작 이전의 호스트와는 다른 호스트에서 컨테이너가 재 시작되며, 이에 따라 변경된 호스트에서 자신에게 할당된 IP 대역으로부터 랜덤하게 선택되는 IP 주소를 할당하는 것이 일반적이다.
그러나, 도 5에서와 같이 기존 방식에 따라 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역이 할당된 경우라면, 제1 호스트(Host#1)와는 다른 IP 대역이 할당된 제2 호스트(Host#2)에서 컨테이너가 재 시작됨에 따라 IP 주소가 변동(10.10.1.10 ->10.0.2.16)되어 가상 머신에 연결되어 있는 모든 세션이 끊어지게 되는 이슈가 발생하게 된다.
이에 따라, 네트워크 관리부(120)는 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당한다.
즉, 도 6에서와 같이, 제1 호스트(Host#1)의 컨테이너가 제2 호스트(Host#2)에서 재 시작되는 경우라 할지라도 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소가 가상 네트워크 별 매핑테이블로 관리됨에 따라, 이를 통해 재 시작 이전에 가상 머신에 대해 할당된 IP 주소(10.10.1.10)를 재 시작 이후에도 동일하게 유지시킬 수 있는 것이다.
한편, 기존 방식에 의해 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 가상 네트워크를 구축하여 IP 대역을 할당하는 경우, 내부 포트 수준의 매핑만을 지원하므로 외부에서 가상 머신의 모든 서비스에 접근하기 위해서는, 예컨대 도 7 (a)에서와 같이, 서비스 개수만큼의 매핑 엔트리를 만들어야 하므로 서비스 확장성을 떨어 뜨린다.
반면, 본 발명의 일 실시예에서는 통합브릿지(br-int)와 터널링브릿지(br-tun)를 통해 가상 머신에 대해서 L3 수준의 매핑을 지원할 수 있으므로, 예컨대 도 7 (b)에서와 같이 단일 매핑 엔트리만을 사용하여 다양한 포트 접근이 가능해져 다양한 서비스의 외부 노출을 간편하게 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치(100)의 구성에 따르면, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하는 것이 가능해지므로, 컨테이너 및 가상 머신을 모두 활용한 단일 컨테이너 플랫폼의 형태로 만족도 높은 서비스를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상자원관리장치(50)의 동작 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 호스트 생성부(110)는 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신(Virtual Machine)을 배치시킨 호스트(Host#1, Host#2)를 생성한다(S110).
이때, 호스트 생성부(110)는 컨테이너화된 하이퍼바이저(Containerized Hypervisor)를 파드(POD) 형태로 올리고, 해당 파드 내에 가상 머신(Virtual Machine)을 다시 설치하는 방식을 통해서 호스트(Host#1, Host#2)를 생성할 수 있다.
그리고 나서, 네트워크 관리부(120)는 호스트(Host#1, Host#2)의 컨테이너와 해당 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하기 위한 내부브릿지, 및 호스트와 해당 호스트 내부의 컨테이너를 연결하기 위한 통합브릿지를 마련하고, 이러한 브릿지와의 연결을 위한 포트를 각 호스트(Host#1, Host#2)에 대해서 생성한다(S120).
즉, 네트워크 관리부(120)는 앞서 예시한 도 3에서와 같이, 하이퍼바이저를 통해서 가상 머신(VM)에 대한 가상 포트(eth0); 가상 머신의 가상 포트(eth0)와 페어(Pair)를 이루며, 내부브릿지(br-123)와 연결되는 탭 포트(tap123); 내부브릿지(br-123)와 연결되는 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)를 생성하며, 또한, 컨테이너 네트워크 인터페이스(CNI, Container Network Interface)을 통해서 컨테이너(net0)의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 통합브릿지(br-int)와 연결되는 가상 인터넷 포트(veth123)를 생성할 수 있다.
참고로, 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)에는 IP 주소가 할당되지 않으며, 외부로부터의 트래픽 유입 시에는 컨테이너(Container)의 가상 포트(net0)를 통과 후 내부브릿지(br-123)를 거쳐 가상 머신의 가상 포트(eth0)로 전달될 수 있다.
그런 다음, 네트워크 관리부(120)는 각 호스트(Host#1, Host#2) 내 포트 생성이 완료되면, 호스트(Host#1, Host#2)와 각 호스트(Host#1, Host#2) 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지(br-int-0001, br-int-0002)로 호스트(Host#1, Host#2) 간에 내부의 컨테이너를 서로 연결한다(S130).
즉, 네트워크 관리부(120)는 제1 가상 네트워크(net 1)를 구축하고자 하는 경우, 제1 통합브릿지(br-int-0001)로 제1 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너와 제2 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너를 연결하며, 제2 가상 네트워크(net 2)를 구축하고자 하는 경우, 제2 통합브릿지(br-int-0002)로 제1 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너와 제2 호스트(Host#1) 내부의 컨테이너를 연결할 수 있다.
이어서, 네트워크 관리부(120)는 통합브릿지(br-int-0001, br-int-0002) 간 연결을 지원하는 터널링브릿지(br-tun)를 마련하고, 이러한 터널링브릿지(br-tun)를 통해서 각 호스트(Host#1, Host#2) 내부에서 서로 다른 가상 네트워크(net 1, net 2)에 속하고 있는 컨테이너를 서로 연결시킨다(S140).
나아가, 네트워크 관리부(120)는 호스트(Host#1, Host#2) 간에 내부의 컨테이너 연결이 완료되면, 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 IP 대역을 할당한다(S150).
이때, 네트워크 관리부(120)는 각 가상 네트워크(net 1, net 2)에서 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 달라지도록 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 서로 다른 IP 대역(net 1: 10.10.1.0/24, net 2: 10.10.2.0/24)을 할당할 수 있다.
이렇게 되면, 본 발명의 일 실시예에서는 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역을 할당하는 기존 방식과는 달리, 가상 네트워크(net 1, net 2) 별로 서로 다른 IP 대역(net 1: 10.10.1.0/24, net 2: 10.10.2.0/24)이 할당됨에 따라 단일 호스트 내 컨테이너 별로 다른 가상 네트워크에 속하는 가상 머신을 설치(생성)할 수 있어 IP 주소의 중복과 낭비를 동시에 회피하는 것이 가능해진다.
또한, 단일 호스트 내 가상 머신이라 할지라도 서로 다른 가상 네트워크에 속함에 따라 가상 머신 간 트래픽 격리(isolation)이 가능해 짐을 예상할 수 있다.
앞서 예시한 도 4에서는 호스트 단위로 IP 대역을 할당하는 기존 방식의 가상 네트워크를 예시적으로 보여주고 있다
즉, 기존 방식에서는 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역이 할당됨에 따라 제1 호스트(Host#1)에 대해서는 10.10.1.0/24의 IP 대역이 할당되고, 제2 호스트(Host#2)에 대해서는 10.10.2.0/24의 다른 IP 대역이 할당되고 있음을 확인할 수 있다.
그러나, 이 경우, 호스트 내 가상 머신을 많이 생성하지 않을 경우 IP 주소의 낭비가 발생하게 된다.
더욱이, 호스트 단위로 서로 다른 IP 대역이 할당됨에 따라 IP 주소의 중복 문제는 발생하지 않지만 기본적으로 모든 IP 주소들 사이의 통신은 가능하게 되어 보안에 취약해지는 문제점이 존재한다(10.10.0.0/16 대역 내 모든 가상 머신 들이 서로 통신 가능한 네트워크 구조).
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 가상 네트워크의 운용 중 자원 고갈 혹은 노드 증설 등의 이유로 가상 머신의 마이그레이션(Migration)이 발생하거나, 가상 머신이 재 시작되는 관계로 컨테이너가 재 시작되는 경우를 고려한다.
이 경우, 재 시작 이전의 호스트와는 다른 호스트에서 컨테이너가 재 시작되며, 이에 따라 변경된 호스트에서 자신에게 할당된 IP 대역으로부터 랜덤하게 선택되는 IP 주소를 할당하는 것이 일반적이다.
그러나, 앞서 예시한 도 5에서와 같이 기존 방식에 따라 호스트(Host#1, Host#2) 단위로 IP 대역이 할당된 경우라면, 제1 호스트(Host#1)와는 다른 IP 대역이 할당된 제2 호스트(Host#2)에서 컨테이너가 재 시작됨에 따라 IP 주소가 변동(10.10.1.10 ->10.0.2.16)되어 가상 머신에 연결되어 있는 모든 세션이 끊어지게 되는 이슈가 발생하게 된다.
이에 따라, 네트워크 관리부(120)는 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당한다(S160-S180).
즉, 앞서 예시한 도 6에서와 같이, 제1 호스트(Host#1)의 컨테이너가 제2 호스트(Host#2)에서 재 시작되는 경우라 할지라도 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소가 가상 네트워크 별 매핑테이블로 관리됨에 따라, 이를 통해 재 시작 이전에 가상 머신에 대해 할당된 IP 주소(10.10.1.10)를 재 시작 이후에도 동일하게 유지시킬 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가상네트워크관리장치(100)의 동작 방법에 따르면, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축하는 것이 가능해지므로, 컨테이너 및 가상 머신을 모두 활용한 단일 컨테이너 플랫폼의 형태로 만족도 높은 서비스를 제공할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 가상네트워크관리장치 및 가상네트워크관리장치의 동작 방법에 따르면, 가상 머신(VM, Virtual Machine)과 컨테이너(Container) 간에 통용되는 새로운 네트워킹 방식으로 컨테이너화된 가상 머신 기반의 가상 네트워크를 구축할 수 있다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 가상네트워크관리장치
110: 호스트 생성부 120: 네트워크 관리부

Claims (10)

  1. 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신을 배치시킨 호스트를 생성하는 호스트 생성부; 및
    상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지로 상기 호스트 내부의 컨테이너와 상기 호스트와는 다른 타 호스트 내부의 컨테이너를 연결시킨 가상 네트워크를 구축하는 네트워크 관리부를 포함하며,
    상기 네트워크 관리부는,
    상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 통합브릿지 간 연결을 지원하는 터널링브릿지로 상기 제1 컨테이너와 상기 제2 컨테이너를 연결하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리부는,
    상기 호스트에 대해서, 상기 가상 머신의 가상 포트; 상기 가상 머신의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 컨테이너와 상기 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하는 내부브릿지와 연결되는 탭 포트; 상기 내부브릿지와 연결되는 상기 컨테이너의 가상 포트; 및 상기 컨테이너의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지와 연결되는 가상 인터넷 포트를 생성하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리부는,
    상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 제1 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역과, 상기 제2 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 서로 달라지도록 가상 네트워크 별로 IP 대역을 다르게 할당하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리부는,
    상기 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 상기 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 상기 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치.
  6. 가상네트워크관리장치가 파드(POD) 형태인 컨테이너 내부에 가상 머신을 배치시킨 호스트를 생성하는 호스트 생성단계; 및
    상기 가상네트워크관리장치가 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지로 상기 호스트 내부의 컨테이너와 상기 호스트와는 다른 타 호스트 내부의 컨테이너를 연결시킨 가상 네트워크를 구축하는 네트워크 관리단계를 포함하며,
    상기 네트워크 관리단계는,
    상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 통합브릿지 간 연결을 지원하는 터널링브릿지로 상기 제1 컨테이너와 상기 제2 컨테이너를 연결하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치의 동작 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리단계는,
    상기 호스트에 대해서, 상기 가상 머신의 가상 포트; 상기 가상 머신의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 컨테이너와 상기 컨테이너 내부의 가상 머신을 연결하는 내부브릿지와 연결되는 탭 포트; 상기 내부브릿지와 연결되는 상기 컨테이너의 가상 포트; 및 상기 컨테이너의 가상 포트와 페어(Pair)를 이루며, 상기 호스트와 상기 호스트 내부의 컨테이너를 연결하는 통합브릿지와 연결되는 가상 인터넷 포트를 생성하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치의 동작 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리단계는,
    상기 호스트 내부에 제1 컨테이너, 및 상기 제1 컨테이너가 속한 가상 네트워크와는 다른 타 가상 네트워크에 속한 제2 컨테이너가 존재하는 경우, 상기 제1 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역과, 상기 제2 컨테이너의 가상 머신에 할당 가능한 IP 대역이 서로 달라지도록 가상 네트워크 별로 IP 대역을 다르게 할당하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치의 동작 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크 관리단계는,
    상기 가상 네트워크 내 가상 머신 별로 IP 주소가 할당되면, 각 가상 머신의 MAC 주소와 IP 주소를 매칭시킨 매핑테이블을 생성하며, 상기 가상 네트워크 내 특정 가상 머신이 재 생성되는 경우에는, 상기 매핑테이블을 기초로 상기 특정 가상 머신의 MAC 주소와 매칭된 기존의 IP 주소를 상기 특정 가상 머신에 대해 동일하게 할당하는 것을 특징으로 하는 가상네트워크관리장치의 동작 방법.
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