VMware vMotion 완벽 가이드: 가상 머신 무중단 실시간 마이그레이션

vMotion은 실행 중인 VMware 가상 머신(VM)을 서비스 중단이나 다운타임 없이 한 물리적 ESXi 호스트에서 다른 호스트로 이전할 수 있게 해주는 강력한 기술입니다. 이 글에서는 vMotion의 작동 원리, 다양한 vMotion 유형, ESXi 호스트 간 또는 스토리지 간 수동 마이그레이션 방법을 살펴보고, 성능 최적화 및 문제 해결 방법까지 자세히 알아보겠습니다.

vMotion은 가상 머신의 라이브 마이그레이션(Live Migration)을 지원하여 사용자 작업을 전혀 방해하지 않고 VM을 이동시킬 수 있습니다. vMotion은 단순히 VM 고가용성(HA)을 위한 기능이라기보다는, ESXi 하이퍼바이저가 설치된 물리 서버나 스토리지 어레이를 유지보수·업데이트·교체해야 할 때 운영 중인 VM을 손쉽게 옮기는 실용적인 도구입니다. 또한 물리 서버 간 부하를 분산하는 DRS(Dynamic Resource Scheduler) 기술도 vMotion을 기반으로 동작합니다.

참고로 Microsoft Hyper-V 환경에서 유사한 역할을 하는 기술은 Hyper-V Live Migration입니다.

VMware vMotion의 작동 원리

vMotion으로 VM을 물리 호스트 간에 마이그레이션하려면 다음과 같은 VMware 구성 요소가 필요합니다.

• VMware vCenter 관리 서버: 마이그레이션 작업을 조율하고 제어합니다.
• 공유 스토리지(Fibre Channel, iSCSI 또는 NAS로 연결): 가상 머신 파일을 저장하며, 여러 ESXi 호스트가 SAN에서 동일한 VM 파일에 접근할 수 있게 합니다.
• 소스와 대상 ESXi 호스트 간의 고속 공유 네트워크(최소 1GbE): 마이그레이션 시 VM은 원래 MAC 주소를 유지하며, vMotion이 네트워크 스위치에 해당 MAC 주소의 위치 변경을 알려 활성 네트워크 연결을 그대로 유지합니다.
• 호스트 간 CPU 호환성 또는 EVC(Enhanced vMotion Compatibility) 옵션 활성화.

그렇다면 vMotion은 어떻게 라이브 마이그레이션을 수행할까요? 먼저 대상 호스트에 소스 VM과 동일한 구성(VMX 파일 기반)의 섀도우 클론(shadow clone)이 생성됩니다. 이 클론 VM은 공유 스토리지의 모든 VM 파일에 접근할 수 있습니다. 이후 실행 중인 VM의 RAM 내용과 상태가 네트워크를 통해 소스에서 대상 ESXi 호스트로 전송됩니다. vMotion은 VM 메모리 스냅샷을 생성해 대상 서버로 복사하는 동시에, 메모리 페이지의 변경 사항을 추적하여 수정된 메모리 세그먼트만 반복적으로 복사합니다(여러 단계에 걸쳐 진행되며, 단계마다 복사되는 데이터 양과 소요 시간이 줄어듭니다).

일정 시점에 소스 VM의 상태가 잠시 정지(freeze)되고, 변경된 메모리 세그먼트와 CPU 명령이 복사된 후 대상 ESXi 호스트에서 VM이 시작됩니다. 1G/10G 이더넷 환경에서 중간 크기의 VM이라면 전체 과정은 몇 초 안에 완료됩니다.

VMware vMotion의 종류

VMware에서 말하는 vMotion은 실행 중인 VM을 호스트 간, 스토리지 간, 심지어 도시 간 또는 온프레미스와 클라우드 인프라 사이에서 실시간으로 이동시키는 여러 기술의 집합체입니다.

주요 vMotion 유형은 다음과 같습니다.

1. 표준 vMotion – 실행 중인 VM을 ESXi 호스트 간에 마이그레이션합니다.
2. Storage vMotion – VM 파일을 데이터스토어(SAN 스토리지 어레이, NAS, vVol, NFS 등) 간에 온라인으로 이동합니다.
3. Shared-Nothing vMotion – 공유 스토리지 없이 네트워크(L2 필요)를 통해서만 ESXi 서버 간에 VM을 마이그레이션합니다.
4. Long Distance vMotion – 원격 사이트 간 VM 마이그레이션(RTT 최대 150ms, L3 네트워크 포함). vSphere 6.0에서 도입되었습니다.
5. Encrypted vSphere vMotion – 네트워크 전송 중 VM 데이터를 암호화합니다(vSphere 6.5부터 사용 가능).
6. Cross-Cloud Cold and Hot Migration – 온프레미스와 클라우드 인프라 간 온라인 또는 오프라인 마이그레이션을 지원합니다.

VMware Storage vMotion의 특징

Storage vMotion을 사용하면 실행 중인 가상 머신의 파일(VMDK 가상 디스크 및 구성 파일)을 VM을 중지하지 않고 다른 VMFS/NFS/vVol 데이터스토어(LUN, 스토리지 어레이)로 이동할 수 있습니다.

Storage vMotion을 성공적으로 수행하기 위한 요구 사항은 다음과 같습니다.

• VM 디스크 유형이 영구(persistent) 디스크 또는 RDM이어야 합니다.
• VMware Tools 설치 중에는 VM 마이그레이션이 지원되지 않습니다.
• 데이터스토어의 VMFS 버전이 중요합니다. 예를 들어 2TB를 초과하는 VMDK 파일은 VMFS5에서 VMFS3으로 이동할 수 없습니다.
• ESXi 호스트에 적절한 라이선스가 있어야 합니다.
• VM이 실행 중인 호스트가 소스와 대상 데이터스토어 모두에 접근 가능해야 합니다.
• 가상 디스크 복사 시 CBT(Changed Block Tracking) 기술이 사용되어 변경된 데이터 블록만 추적하여 복사합니다.

VMware의 EVC(Enhanced vMotion Compatibility)

EVC(Enhanced vMotion Compatibility) 모드는 클러스터가 서로 다른 세대의 CPU(단, 제조사는 동일해야 함!)를 가진 호스트로 구성된 경우 VMware HA/DRS 클러스터에서 사용됩니다. 클러스터에 EVC를 활성화하면 하이퍼바이저가 일부 호스트에서 지원하지 않는 CPU 명령을 마스킹(masking)하기 시작합니다. EVC가 활성화되면 클러스터 내 모든 ESXi 호스트의 CPU 기능이 vSphere 관리자가 클러스터 설정에서 지정한 기본 최소 명령 세트와 호환됩니다.

덕분에 EVC를 사용하면 지원되는 프로세서 명령 세트가 다른 호스트 간에도 VM을 마이그레이션할 수 있습니다.

단, Intel과 AMD처럼 서로 다른 제조사의 CPU를 가진 호스트를 같은 vSphere 클러스터에 혼합해서는 안 됩니다. EVC는 동일 제조사 내에서만 프로세서 간 호환성을 보장합니다.

EVC는 클러스터 수준에서 활성화할 수 있습니다. Configure → Configuration → VMware EVC로 이동한 후 Edit을 클릭하세요.

클러스터에 EVC를 활성화하면 EVC 모드(AMD 또는 Intel 호스트용)를 선택하고, 드롭다운 목록에서 해당 벤더의 클러스터 내 최소 CPU 세대를 지정해야 합니다.

VMware는 클러스터의 호스트 구성과 무관하게 항상 EVC를 활성화할 것을 권장합니다. 향후 클러스터를 확장할 때 훨씬 수월하기 때문입니다. VM이 전체 CPU 명령 세트를 사용하지 않더라도 호스트 성능에는 영향을 미치지 않는다는 내용의 별도 KB 문서도 존재합니다.

VMware vSphere 6.7부터는 클라우드와 온프레미스 간 마이그레이션(Cross-Cloud Cold and Hot Migration) 기술이 도입되었습니다. VM을 클라우드로 마이그레이션하려면 이제 VM 설정에서 Per-VM EVC를 활성화할 수 있습니다(vSphere 6.7, 하드웨어 버전 14 이상).

PowerCLI를 사용하면 클러스터 내 VM에 설정된 EVC 기준 레벨을 확인할 수 있습니다.

Get-VM | Select Name,HardwareVersion,
@{Name='VM_EVC_Mode';Expression={$_.ExtensionData.Runtime.MinRequiredEVCModeKey}},
@{Name='Cluster_Name';Expression={$_.VMHost.Parent}},
@{Name='Cluster_EVC_Mode';Expression={$_.VMHost.Parent.EVCMode}} | ft

지원되는 최대 EVC 모드를 확인하려면 다음 명령을 사용합니다.
Get-VMHost | Select-Object Name,ProcessorType,MaxEVCMode

VMware vSphere에서 vMotion 활성화 방법

VMware vSphere 6.7에서 vMotion을 활성화하고 구성하는 방법을 살펴보겠습니다. vMotion을 사용하려면 Essentials Plus 라이선스 이상이면 충분합니다.

vMotion은 ESXi 호스트 가상 스위치의 VMkernel 수준에서 활성화됩니다. 호스트를 선택한 후 Configure → Networking → VMkernel adapters로 이동합니다.

VMkernel 어댑터를 선택하고 Edit을 클릭합니다.

vmk 포트 속성의 Enabled Services 섹션에서 vMotion을 활성화합니다.

이 예제에서는 VMware HA 클러스터가 이미 구성되어 있으며 vSphere Distributed Switch(VDS)를 사용하고 있습니다.

vMotion으로 호스트 간 VM 마이그레이션 방법

실행 중인 VM을 두 ESXi 호스트 간에 마이그레이션하려면 vSphere Client를 열고, 이동하려는 VM을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 후 Migrate를 선택합니다.

사용할 마이그레이션 유형을 선택합니다.

• Change compute resource only — VM을 다른 ESXi 호스트로 마이그레이션합니다.
• Change storage only — Storage vMotion을 의미하며, VM 파일이 위치한 데이터스토어를 변경합니다.
• Change both compute resource and storage — 공유 스토리지 없이 마이그레이션하는 모드(Shared-Nothing vMotion)로, VM 파일이 네트워크를 통해 호스트 간에 복사됩니다.

여기서는 첫 번째 옵션을 선택했습니다.

마이그레이션 마법사가 VM을 이동할 호스트, 클러스터, 리소스 풀 또는 vApp을 선택하도록 안내합니다. 호스트를 선택하세요. vMotion이 올바르게 구성되어 있고 충돌이 없다면 Compatibility 섹션에 Compatibility checks succeeded 메시지가 표시됩니다.

호환성 탭에 오류가 표시되면 내용을 면밀히 검토하고 문제를 해결한 후 진행하세요.

Next를 클릭합니다.

마이그레이션 마법사는 대상 호스트에서 VM의 vNIC을 배치할 네트워크를 선택하도록 요청합니다. 마이그레이션 후에도 VM에 접근 가능하게 하려면 소스 호스트와 동일한 네트워크 세그먼트(VLAN)에 배치해야 합니다. 표준 vSphere Switch를 사용하는 경우 모든 ESXi 호스트에 동일한 Port Group을 생성해야 하며, VDS 사용 시에는 클러스터의 모든 호스트에서 포트 그룹이 동일하게 유지됩니다.

마지막 단계에서 vMotion 작업의 우선순위를 선택합니다. 기본값은 최고 우선순위(Schedule vMotion with high priority)이며, 필자는 항상 이 옵션을 사용합니다.

Next → Finish를 클릭하면 다른 호스트로의 VM 마이그레이션이 시작됩니다. 마이그레이션 상태는 Recent Tasks 패널(Relocate virtual machine 작업)에서 확인할 수 있습니다. 필자의 경우 10GbE 네트워크에서 vMotion 마이그레이션 약 3초 만에 완료되었습니다.

VM이 이제 다른 ESXi 호스트에서 실행 중인지 확인하세요.

PowerCLI에서는 Move-VM PowerShell cmdlet을 사용해 실행 중인 VM을 다른 호스트로 마이그레이션할 수 있습니다. 예를 들어 mun-esxi01의 모든 VM을 mun-esxi02로 이동하려면 다음과 같이 입력합니다.

Get-VMHost mun-esxi01|Get-Vm| Move-VM –Destination (Get-VMHost mun-esxi02)

vMotion이 작동하지 않는 이유와 문제 해결

vMotion이 실패하거나 VM 마이그레이션이 매우 느려지는 대표적인 원인은 다음과 같습니다.

• CPU 비호환성(EVC/Enhanced vMotion Compatibility 모드 활성화 필요);
• VMkernel 인터페이스에서 vMotion이 활성화되지 않음;
• ESXi 호스트의 잘못된 네트워크 설정 또는 가상 스위치, 포트 그룹 문제(Jumbo Frames 오설정, vMotion 네트워크의 IP 충돌, 잘못된 vSwitch 설정, 느린 네트워크, 패킷 손실 등);
• 공유 스토리지 없음(vSphere 5.1 이전 버전). vSphere 5.1 이상에서는 Shared-Nothing vMotion 사용 가능;
• CD/DVD 또는 ISO 이미지가 대상 호스트에서 접근 불가;
• 활성화된 Anti-Affinity 규칙;
• 게스트 OS에 VMware Tools 설치 중;
• 게스트 OS가 RAM 내용을 활발히 변경하는 경우, vMotion이 수정된 데이터를 네트워크를 통해 다른 호스트의 VM 복제본으로 제때 이전하지 못할 수 있음;
• 대상 호스트에 섀도우 VM 생성에 필요한 CPU 또는 RAM 리소스가 부족한 경우 vMotion이 오류와 함께 실패함.

vMotion 마이그레이션 오류가 발생하더라도 VM은 종료되지 않고 소스 호스트에서 계속 실행됩니다.

vMotion 속도 개선 및 최적화 방법

가상 머신 마이그레이션 속도는 여러 가지 방법으로 개선할 수 있습니다.

• 무엇보다 두 ESXi 호스트 간에 최고 성능의 네트워크를 사용하는 것이 좋습니다. 최소 10GbE, 가능하면 25GbE 네트워크를 권장합니다(ESXi 서버의 네트워크 어댑터와 물리 스위치가 해당 모드를 지원해야 함).
• vMotion 트래픽에 서로 다른 물리 인터페이스를 사용하세요.
• vMotion 마이그레이션은 스레드(streams)를 사용합니다. vMotion이 활성화된 각 VMkernel마다 하나의 스레드가 생성되지만, 이 스레드는 하나의 프로세서 코어만 사용할 수 있습니다.

vMotion 프로세스에 하나 이상의 CPU 코어를 할당하려면 VMkernel 인터페이스를 여러 개 생성하고 각각 vMotion을 활성화한 후 하나의 NIC 인터페이스에 연결하면 됩니다. vMotion 스레드의 평균 처리량은 약 15GbE이므로, 100GbE를 온전히 활용하려면 6개의 스레드가 필요합니다.

또한 Advanced System Settings에서 Migrate.VMotionStreamHelpers 옵션을 사용하여 VMkernel 인터페이스당 vMotion 스레드 수를 늘릴 수도 있습니다.