Cloud Architecure

1. Cloud Architecture의 정의 

(1) 서비스 오케스트레이션 

- 자동화된 리소스 프로비져닝

- 리소스 배치를 자동화하기 위한 설정, 관리, 조정작업 

 

(2) 클라우드 서비스관리  

경영지원 : 리소스 과금, 감사정책

프로비저닝/구성 : 리소스 배치, 변경, 모니터링, SLA관리

이식성/상호운영성 : 타시스템으로 데이터/소프트웨어 이전, 2개이상의 시스템간의 원활한 정보교환

 

(3) Cloud Architecuring 

클라우드 기반 정보 서비스 설계시 서비스 오케스트레이션 및 서비스를 고려하여 먼저 수행 

서비스 대상과 리스크를 분석, 컴퓨팅 리소스를 적절하게 배치/설계하는 과정 

 

▷ 아키텍쳐링의 목적 

기본적인 문제발생에 대처

- 서비스를 요청하는 사용자의 급작스러운 증가에 대처

- 컴퓨팅 리소스의 문제 발생시 대처 불가

 

과도한 컴퓨팅 리소스 설계시 발생하는 문제점 대응 

- 클라우드 사용비용 증가 

 

소극적인 초기 컴퓨팅 리소스 설계에 대한 문제점 대응 

사용자 접속 폭증시 서비스 응답지연, 접속불능으로 인한 서비스 만족도 저하 

 

▷ 클라우드 서비스 효율성과 가용성을 높이는 Architecure 

- 리소스 풀링, 로드 밸런싱, 오토 스케일링, 클라우드 버스팅

 

2.  서비스 고가용성 전략 

▷ 고가용성 (HA: High Availability)

- 서버와 네트워크, 프로그램등 시스템이 오랜기간 지속적으로 정상운영이 가능한 특성

- 5nines(99.999%), 1년에 5분 15초 이하의 장애시간만 허용하는 높은 수준의 HA

 

▷ HA 확보방안

- 다중 어플리케이션 서버와 부하분산

- 데이터베이스 및 스토리지 이중화

- 여러 지리적 위치에 따른 서비스 배치

 

 

(1)리소스 풀링

사용자 요청 발생시 즉시 리소스 풀로부터 리소스를 사용하고 사용후 반환하는 과정

 

▷ 리소스 풀 

- 즉시 사용할수 있는 서버, 스토리지등의 리소스를 담아두는 공간

- 확장, 탄력성확보를 위해 사용자로부터 물리적으로 가까운 위치에 구성

 

▷ 특징 

- 물리적 위치를 알수 없음 (IDC의 특정서버, 스토리지 내부의 지리적위치)

- 사용이 용이하도록 추상화

- 서비스나 프로그램에 의해 자유롭게 사용되고 해제됨 

 

▷ 리소스 풀 구성

- 도시, 국가단위의 계층적 구조

- 계층적 구성으로 사용자가 리소스 요청시 인접 리소스를 즉시 사용하기 용이

 

▷ 그룹 풀 

- 리소스 유형별로 모아놓은 풀 여러개를 큰 풀로 묶은것 

- 유연한 계측적 구성가능, 풀간의 분리/풀내의 공유, 엑세서 제어/위임, 리소스 하드웨어에서 분리

 

▷ 리소스 풀 모니터링

- 클라우드에서 리소스를 빌려쓰되 사용자는 사용한 만큼 지불(리소스 풀 사용량감시)

- 리소스 풀에 있는 리소스 가용성 확인 

 

 

(2) 로드 밸런싱

사용자의 요청을 여러 대의 서버로 분산시키는 기법 - 갑작스런 이용자 증가, 서비스 확장/축소

운용중인 서버나 시스템의 용량과 성능을 확장/축소 - 스케일링(Scaling)

 

▷  로드밸런싱의 역할 

- 로드밸런서가 여러대의 서버에 요청배분 

- 작업부하를 분산시켜 한 서버에 작업이 집중되지 않게하는 기능 

- L4 Switch혹은 브로커 서버 운영

 

(3)오토 스케일링

사용자의 증가/감소에 따라 스케일링을 통한 유동적 변화가 필요 

- 수평 스케일링 자동화 

- 리소스 풀링 + 로드밸런싱

 

요구되는 기술  

▷ 클라우드 사용량 모니터

- 리소스 사용량 감시

- 임계값 설정/수행작업지정

▷ 자동확장 리스너 

- 모니터링 중 특정상황 발생 시 이벤트 전달

- 갑작스런 사용량 증가시 리소스풀에서 사용하고 마무리 시 반환

ex) 리스너 동작  (CPU사용율에 따른 자동화 동작 지정)

CPU사용율 90% 초과, 가상서버 추가 및 로드 밸런스 연결

CPU사용율 30%미만, 종료 스크립트에 따라 가상서버 로드밸런서에서 분리/반환 

 

(4) 클라우드 버스팅 

프라이빗 클라우드를 사용하는 환경에 적용

시스템이 처리량을 감당할수 없을때 일시적으로 퍼블릭 클라우드에 이관하여 처리성능향상

- 프라이빗 클라우드 환경의 서비스와 동일한 구성을 퍼블릭 클라우드에 구성

- 임계값 등 클라우드 버스팅 사용조건 설정 및 이관대상 데이터와 어플리케이션 지정

- 프라이빗 클라우드의 데이터와 어플리케이션을 퍼블릭 클라우드로 전송 

 

▷ 프로세스 

버스트 아웃 : 퍼블릭 클라우드로 확장 (Scale Out과 유사)

버스트 인 : 프라이빗 클라우드로 축소 

▷ 데이터 복제 유의사항 

- 보안 및 규정 요구사항 준수여부확인

- 대량의 데이터 이관시 서비스 대기시간 위험고려 (서비스가 유지되는 임계점 고려)

 

(5) 무중단 서비스 재배치

 

▷  정보서비스 환경 (무중단 필요)

포털 서비스, 금융서비스 등 상시 이용되는 기초서비스(시스템 중단이 없는 환경필요)

-24/365정책 수립(365일, 24시간)

-사용자 접속 불능 시 서비스 품질 및 신뢰도 저하 

 

▷  불가피한 시스템 중단

사용자 요청이 클라우드 서버 처리가 가능한 용량을 벗어남 

유지보수를 위한 일시적인 다운 타임 (하드웨어 및 소프트웨어 업그레이드)

신규 물리서버 이관

≫ 무중단 서비스 재배치를 통해 다운타임 최소화 

 

▷  온프레미스 환경

이중화 서버구조 구축 - 서버구매, 구성, 유지보수 비용발생

이중화 방식

액티브-액티브 (동시에 가동하다가 문제가 생기면 다른 쪽이 메인으로 수행)

액티브-스탠바이 (액티브에 문제가 생기면 스탠바이가 가동) 핫/웜/콜드 스탠바이

핫 스탠바이 : 액티브에 문제가 생기면 즉시 대행할수 있도록 켜져있음 

콜드 스탠바이 : 평소 전원이 꺼져있음

 

▷  클라우드 환경 

- 새 가상서버를 생성하고 동작중인 서버복제

- 이중화 구조를 지원하여 다운타임 최소화 

- 다운타임을 요구하는 작업 발생시

가상화 인프라 관리자가 새로운 물리서버들이 있는 하이퍼바이저에게 새로운 VM생성요구

VM생성완료시 기존서버에서 VM을 복제하여 OS 및 프로그램 이관

 

▷  가상디스크 이관 

구성방식

- 가상서버 디스크가 로컬 스토리지타입 혹은 비공유 디스크인 경우

- 가상서버에 디스크가 원격 공유 디스크인 경우 

 

로컬과 공유디스크의 적절한 분배가 중요

로컬 : OS와 프로그램 코어파일, 자주접근되는 데이터, 데이터베이스

공유디스크 : 그외의 데이터 (저렴하게 운용하기 위해 디스크로 가상화, 복제 등에 대기시간 필요)