[연재] VXI, 시스코 데스크탑 가상화 아키택쳐 - 1. VXI란 무엇인가?
UC Solutions 2011/06/30 19:04
글 싣는 순서
1. VXI란 무엇인가?
2. Cisco VXC의 이해
3. VXI Architecture
데스크탑 가상화라는 생소한 분야를 공부하면서 정리한다는 것이 쉽지 않지만, UC 엔지니어에게 꼭 필요한 부분이라 데스크탑 가상화를 정리해 보겠습니다. 이제 클라우드가 거스를 수 없는 대세이기에 데스크탑 가상화 환경에서도 안정적인 Collaboration 서비스가 가능하도록 하는 것이 UC 엔지니어의 역할입니다. 제가 늘 그렇듯이 이런 생소한 기술은 UC 엔지니어가 알아야 하는 수준으로 아는 만큼만 정리하겠습니다.
데스크탑 가상화의 개요
데스크탑 가상화 (Desktop Virtualization)는 사용자의 데스크탑 PC를 데이터센터의 가상 데스크탑(Virtual Desktop))으로 옮겨 놓고, 사용자는 원격으로 접속하여 운영 체제 및 어플리케이션을 이용하는 기술입니다.즉, 데스크탑 가상화는 “The Network is Desktop” 이라고 정의할 수 있습니다.
사용자의 인터페이스를 담당하는 모니터, 키보드, 마우스 및 주변 기기는 사용자측에 그대로 두고, 데스크탑 본체 (CPU, 메모리, 하드디스크 등)는 데이터센터 내에 위치하게 되는 구조입니다. 이런 데스크탑 가상화에 대한 일반적인 이점은 다음과 같습니다.
관리의 편이성
비즈니스 유연성
데이터 유출 방지
TCO 절감
좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 풀어서 설명하면 다음과 같습니다.
언제 어디서나 네트워크를 접속하여 가상 데스크탑으로 접속하여 업무를 지속할 수 있음
관리자는 사용자의 요구 사항에 맞게 고성능 및 개인화된 가상 데스크탑을 손쉽게 구성
음성 및 영상과 같은 Rich Media를 활용이 가능
도입을 고려하는 기업에서는 TCO (Total Cost of Ownership, 총 소유 비용)가 절감된다는 것은 이해하지만, 초기 투자비용이 의외로 많이 들어가는 것이 구축을 망설입니다. 데스크탑 가상화 시장은 보안이 중요한 금융이나 R&D 센터에서 먼저 시작하고 있으며, 시장의 확대 속도가 매우 클 것으로 기대하고 있습니다.
일반적인 데스크탑 가상화 구성
데스크탑 가상화의 대표적인 솔루션은 VMware View, Citrix Xendesktop, Microsoft Terminal Service의 삼국시대입니다만, 국내에서는 VMware View 와 Citrix Xendesktop이 주로 경쟁합니다. Microsoft는 Windows OS 위에 가상머신 (Virtual Machine)을 구성하므로 비효율적이라는 지적입니다. 이 글에서도 VMware와 시트릭스(Citrix)를 대상으로 이야기를 전개하겠습니다.
아래 그림은 데스크탑 가상화 솔루션의 구성에 대해 쉽게 이해할 수 있게 되어 있습니다. 기본적으로 서버 가상화와 크게 다르지 않으므로 단말과 Conection Broker에 대해서 살펴보겠습니다. 일반적으로 단말들은 Connection Broker에 접속하여 인증 및 Target VM (Virtual Meachine)을 식별한 후 Virtual Infrastucture Management를 이용하여 사용자 정책을 받습니다. 그 후에 단말은 데이터센터 내 VM에 직접 접속하며 Display Protocol을 이용하여 정보를 송수신 합니다.
데스크탑 가상화에서 단말을 제로 클라이언트 (Zero Client), 씬 클라이언트 (Thin Client), 씩 클라이언트 (Thick Client)로 구분합니다. 단말은 모니터, 키보드, 마우스, 마이크, 스피커와 같은 주변기기를 연결할 수 있는 인터페이스와 네트워크 인터페이스를 가지고 있으며, 가상 데스크탑 (Virtual PC)과 연결을 위한 Embeded OS가 로드됩니다. 데스크탑 가상화 클라이언트에 대해 살펴보겠습니다.
Thick Client
Thick Client는 일반 윈도우즈나 리눅스 OS로 구동되는 일반 PC나 노트북으로 가상 데스크탑에 접속을 위해어플리케이션을 사용합니다. 네트워크에 연결되어서는 가상 데스크탑에 접속해서 사용하며, 네트워크와 단절된 상태도 단말에서 업무가 가능한 것이 특징입니다.
Thick Client는 OS 관련 라이센스가 두배가 드는 단점이 있습니다. 즉, Local 단말을 위한 Windows 7 OS 하나와 가상 데스크탑을 위한 OS 하나가 추가로 필요합니다.
Thin Client
Thine Client는 리눅스 또는 윈도우즈와 같은 OS를 커스터마이징한 embedded OS로 동작하며, 일반적으로 저 사양의 PC, 넷북과 같은 형태로 최소한의 CPU, 메모리, 하드디스크를 가집니다.
아이패드와 안드로이드 테블릿도 이 영역에 포함될 수 있습니다. 전통적인 PC 제조업체에서는 Thin Client를 적극적으로 홍보하는 경향이 있습니다.
Zero Client
Zero Client는 가장 단순한 형태의 장비로 embedded OS로 동작합니다. 컴퓨팅 파워를 필요로 하는 모든 기능은 가상 데스크탑에서 이루어지며, Zero Client는 사용자 인터페이스만을 집적합니다. Zero Client는 CPU, 메모리, 하드디스크 등의 부품없이 네트워크 접속과 주변기기 연결만을 제공합니다.
Zero Client의 장점은 OS가 없으므로 OS 라이센스 비용이 필요 없고, 단말기 관리가 쉽고, 전력 소모가 적다는 것이다. 또한, 장애나 고장이 발생할 확률이 적고 장비가 단순하여 운영 및 유지 비용이 저렴합니다. 단점으로는 사용자를 위한 공간이 전혀 없고, 가상 데스크탑만을 활용함으로써 네트워크 접속 차단시 아무것도 하 수 없습니다. 보안을 중요시 하는 기업이 선호합니다.
데스크탑 가상화 도입 시 모든 단말을 교체할 필요가 없으므로 PC 교체 주기에 맞추어 순차적으로 교체하는 것이 일반적입니다.
Connection Broker는 단말이 가상 데스크탑에 접속할 수 있도록 도와주는 소프트웨어로 다음과 같은 기능을 수행합니다.
사용자 인증
사용자가 특정 VM에 대한 접속 관리
사용자가 다수의 VM Pools (VM 그룹) 관리
사용자의 상태 모니터링
사용자의 접속이 끊어졌을 때 VM 재할당
Connection Broker는 가상 데스크탑 접속을 위한 시작점으로 로드밸런싱을 위한 L4 스위치와 함께 구성됩니다.
Desktop Virtualization Protocol의 이해
데스크탑 가상화에서 단말과 VM간의 통신은 Desktop Virtualization Protocol 또는 Display Procotol을 이용합니다. 가상 데스크탑에서 프로세싱된 모든 결과물은 Display Protocl을 통하여 단말에 전달됩니다. 각 가상화 솔루션 업체마다 다른 프로토콜을 사용하며, 대표적인 PCoIP와 ICA에 대해서만 살펴보겠습니다.
Citrix의 ICA / HDX (TCP 기반)
ICA는 Citrix의 데스크탑 가상화 프로토콜로써, TCP를 사용하며 최대 32개의 가상 채널을 형성합니다. 기본적으로 암호화 및 압축을 지원합니다. 특히, XenDesktop의 HDX (High-Definition user experience)는 시트릭스의 가상 데스크탑 및 애플리케이션을 고화질로 전송할 수 있도록 하는 기술입니다. 특히, 3D, 그래픽, 영상 등에서 효과적인 성능을 발휘할 수 있으며, 사용자 측의 디지털 카메라, 스마트폰, 스캐너 등의 주변기기를 손쉽게 연결할 수 있도록 도와줍니다.
VMware의 PCoIP / Teradici (UDP 이용)
PC over IP는 VMware의 데스크탑 가상화 프로토콜로써, 지연 및 효율적인 대역폭 활용이 특징입니다. 최대 4개의 모니터 및 2560*1600 까지의 해상도를 지원합니다. PCoIP는 VMware의 자회사인 Teradici에서 개발한 프로토콜로 서버에서 그래픽 렌더링 및 프로세싱을 대부분 처리하고, 그 결과를 비트맵으로 전송합니다.
이 두 프로토콜의 가장 큰 차이는 Layer 4 전송 프로토콜을 무엇으로 사용하는 가가 가장 큰 차이이지만, 어플리케이션에 따라 성능의 차이를 보일 수가 있습니다. 기업의 업무 특성상 어떤 프로토콜을 주로 사용하느냐에 따라 선택이 달라질 수 있을 것입니다.
데스크탑 가상화 구성 시 드러나는 문제점
지금까지 데스크탑 가상화의 일반적인 내용을 기반으로 데스크탑 가상화 구축 시에 발생할 수 있는 문제점을 살펴보겠습니다. 예를 들면, 기존의 PC 환경에서 사용자 입출력 인터페이스 (마우스, 키보드, 모니터)에 지연이나 지터가 발생하지 않지만, 데스크탑 가상화로 이전 시에 네트워크를 통한 사용자 입출력에 지터나 지연이 발생할 수 있습니다. 즉, 사용자의 경험이 네트워크를 통해 그대로 전이되어야 합니다. 이러한 부분에 대한 문제점들을 살펴보겠습니다.
기존의 WAN 대역폭으로 인한 사용자 경험 저하
영상 스트리밍을 사용자가 본다고 가정해 봅시다. 아래 그림과 같이 가상 데스크탑에 도착한 스트리밍 영상은 LAN을 이용하여 도착하였으므로 깨끗한 화질을 유지하겠지만, 불필요한 프로세싱 파워 소모 및 데이터 센터내의 불필요한 네트워크 대역폭 소모가 발생합니다. Display Protocol을 이용하여 사용자 단말에 VM의 프로세싱 결과가 전송될 때 영상의 조각화(Pixelization)이 발생합니다. 기존의 WAN 대역폭으로는 처리할 수 없는 것이 일반적입니다.
따라서, 데스크탑 가상화에서는 WAN구간의 대역폭을 충분히 확보하는 것이 필요하지만, 대역폭을 무한정 늘릴 수 없다는 것이 한계입니다.
네트워크는 Display Protocol 내의 음성, 영상 및 데이터를 따로 구분할 수 없음
VM 내의 모니터 정보를 다운로드 받는 클라이언트의 입장에서 네트워크가 음성, 영상, 데이타를 구분하여 효과적인 QoS를 제공하길 원하지만, Branch Router의 입장에서는 패킷마다의 우선 순위를 구분하기 어렵습니다. 즉, Display Protocol은 가장 최적의 서비스를 받아야 하는 영상 및 음성 프로토콜을 따로 구분하지 않습니다.
위에서 제기된 문제점을 단순화 하면, 가장 큰 문제는 데이터센터 내의 헤어핀(Hairpin) 현상입니다. 아래 그림을 보듯이 두 개의 Thin Client가 각자의 소프트 폰으로 영상 통화를 할 때 시스코 CUCM을 통해 시그널링을 처리하고, 실제 영상은 두 가상 데스크탑간에 주고 받습니다. 영상과 음성은 Display Protocol을 이용하여 Thin Client로 전달될 것입니다. 두 개의 씬 클라이언트가 같은 지사에 위치하고 있다고 가정한다면, 음성 트래픽이 가상 데스크탑 간에 교환됨으로 인해 불필요한 WAN 대역폭을 점유하고, 영상 및 음성 품질 저하를 일으키는 원인입니다. 이 것을 Hairpin 현상이라고 합니다.
데스크탑 가상화 도입을 위해서는 happin 현상에 대한 고려가 필요합니다. 현재의 QoS가 적용된 네트워크처럼 멀티미디어 패킷이 우선 순위를 부여 받아 효율적인 라우팅 및 스위칭이 데스크탑 가상화 환경에서도 가능해야 하며, 데이터센터 내에서 VM간의 불필요한 멀티미디어 트래픽의 교환이 아닌 클라이언트간에 직접적인 트래픽 교환이 이루어져야 합니다.
Cisco VXI의 개요
데스크탑 가상화 (Desktop Virtualization)와 Collaboration 이 잘 융합되어 기존의 문제점을 해결할 수 있도록 하기 위한 솔루션이 바로 VXI (Virtual Experience Infrastructure) 아키택쳐입니다. 즉, VXI는 데스크탑 가상화 환경에서 Collaboration과 Rich media를 최적의 상태로 전달하여 사용자 경험을 그대로 유지할 수 있도록 하기 위한 End-to-End 시스템입니다.
VXI 아키택쳐는 데스크탑 가상화를 세 영역의 솔루션 셋으로 구분하여 각각에서의 역할을 정의합니다. 세 영역은 VM이 마운트되는 스토리지와 서버가 있는 Virtualized Data Center, Virualization-Aware Borderless Network, 가상화 클라이언트가 있는 Virtualized Collaborative Workspace 영역입니다. 각 영역에서의 역할과 필요한 요소 장비 및 기술은 다음 장에서 설명드리겠습니다.
Cisco VXI를 가장 잘 표현하는 것은 “VXI = VDI + Collaboration” 입니다. VXI는 기존의 데스크탑 가상화를 주도하는 VMware나 Citirix에서 고려하지 못하는 네트워크와 Workspace에 대한 부분을 보충하는 것입니다. 따라서, 효율적인 데스크탑 가상화를 위해 다음과 같은 것을 함께 고려해야 합니다.
End-to-End Architecture & Validation
Rich Media 및 UC
Enhanced Security
어플리케이션 가속
PoE 및 EnergyWise
VXI를 이용한 hairphine 해결방안
앞서 언급한 데이터센터 내의 헤어핀 문제를 해결하면, 그로 인해 파생되는 다양한 문제점을 해결할 수 있습니다. VXI에서 제공하는 방안은 다음과 같습니다.
Desk Phone Control (Click to Call)
가상 데스크탑의 소프트폰을 Phone Control 모드로 전환하여 사용합니다. 사용자의 책상위의 전화기를 직접 제어할 수 있어서 시그널링은 데이터센터의 CUCM을 거치지만, 음성 및 영상은 직접 End-to-end로 전달됩니다.즉, 시그널링은 가상 데스크탑을 활요하지만, Media는 사용자의 전화기를 통해 이루어지는 구조입니다.
Desk Phone Control을 이용하게 되면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.
- WAN 대역폭의 소모를 줄이고 품질 확보
- 음성 및 영상은 직접 RTP 프로토콜을 통해 전달되므로 QoS 적용이 가능
- 기존의 CAC (Call Admission Control) 적용이 가능
- 119, 112 와 같은 긴급 호 서비스 및 지역 별 Dial-Plan 적용이 가능
Embeded Communicator on Thin Client
Desk Phone Control을 통한 방법은 지금 당장 사용할 수 있지만, 소프트 폰 모드에서 사용할 수 없다는 단점이 있습니다. 그래서, Thin Clinet에 직접 소프트폰 기능을 삽입하여 가상 데스크탑의 소프트폰과 상호 작용하여 헤어핀 문제를 해결합니다.
마치며
지금까지 데스크탑 가상화와 VXI의 필요성에 대해 살펴보았습니다. 시스코는 VXI 아키택쳐가 발표하고 난 후 지난 달 데스크탑 가상화 단말 (VXC)을 출시하였습니다. VXC는 데스크탑 가상화를 위한 제로 클라이언트와 씬 클라이언트로 구성되어 있습니다. 이에 대한 자세한 사항은 다음 장에서 설명하겠습니다.
여담 - UC 엔지니어의 기술 트리
“UC on UCS 길라잡이” 라는 연재를 통해 서버 가상화에 대한 비즈니스적인 접근이 아닌 기술 위주의 글을 올렸었습니다. 이때, UC 엔지니어의 필수 기술 트리로 서버 가상화 기술인 VMware를 공부할 것을 강조했습니다. 이 연재를 통해 UC 엔지니어의 기술 트리에 데스크탑 가상화 기술을 하나 더 추가해야 할 듯 싶습니다.
UC 및 Collaboration 엔지니어가 서버 가상화 기술과 데스크탑 가상화 기술을 가져야 하는 이유는 클라우드의 활황세에 있습니다. 클라우드 기반으로 모든 시스템이 이전하는 환경에서 기반 기술에 대한 이해없이 UC를 설계할 수 없습니다. 즉, IP 네트워크를 이해하지 못하고 IP Telephony를 설계할 수 없는 것과 마찬가지입니다.
UC 엔지니어의 기술 트리에는 Routing & Switching 일반, VoIP, IP Telephony, Virtualization은 필수적으로 갖추어야 하며, Contact Center 및 Video 를 옵션으로 갖춘다면 천하무적 UC 엔지니어가 되지 않나 싶습니다. 물론, R&S나 Virtualization을 다른 전문 엔지니어만큼 알 필요는 없습니다.
다행인지 불행인지 UC 분야는 은퇴할 때까지 끊임없이 공부해야 하는 업종입니다. -,-:?
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