코드스테이츠 백엔드 부트캠프 72일차 - [Cloud] 운영 환경 구성

wish17·2023년 3월 28일

aws cloud section4 코드스테이츠

코드스테이츠 백엔드 부트캠프

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[Cloud] 운영 환경 구성

클라우드 서비스 장점

신속한 인프라 구축
유연한 인프라 관리
예상치 못한 트래픽 폭주 대응
손쉬운 글로벌 서비스
강력한 보안과 장애 없는 서비스
합리적인 요금제

Amazon Web Service

Cloud Computing

기존 방식의 한계

직접 컴퓨터를 여러대 연결 혹은 성능향상을 통해 서버를 구축하는 데이터 센터 방식의 한계점

주기적인 관리가 필요
공간의 한계

온프레미스

데이터 센터에서 제공하는 서버의 자원과 공간, 및 네트워크 환경

온프레미스(On-premises)는 기업이나 개인이 자체적으로 구축한 데이터 센터나 서버를 이용해 IT 인프라를 관리하는 방식을 의미한다. 온프레미스에서는 클라우드와 달리 모든 서버, 네트워크, 데이터 스토리지 등의 자원과 관리를 직접 수행한다.

온프레미스의 주요 특징:

전체적인 관리 권한: 자체 서버와 네트워크를 직접 관리하므로 제어와 보안에 대한 전체적인 권한을 갖는다.
맞춤형 구성: 자원 및 서비스를 사용자의 요구에 맞게 구성할 수 있다.
고정된 비용: 자원을 직접 구매하고 유지하므로 고정된 비용이 발생한다.
자체 유지 보수: 서버와 네트워크 장비의 유지 보수를 직접 수행해야 한다.

온프레미스의 장단점:

장점

데이터 보안: 데이터를 자체 데이터 센터에 보관하므로 보안에 강점이 있다.
맞춤형 구성: 사용자의 요구에 따라 시스템을 구성할 수 있다.
높은 성능: 자체 시스템을 최적화하므로 성능이 높을 수 있다.

단점

초기 투자 비용: 인프라를 직접 구축하므로 초기 비용이 높다.
유지 보수: 서버와 네트워크 장비의 유지 보수를 직접 수행해야 한다.
확장성 제한: 자원을 추가하거나 변경하기 어려워 확장성이 제한적이다.

가상화 기술을 사용하는 클라우드 서비스 방식

장점

필요할 때마다 컴퓨팅 능력을 유연하게 조절할 수 있다.
고정적인 비용이 들어가는 온프레미스와는 달리 사용한 만큼의 요금만 지불하면 된다.
컴퓨터의 스냅샷(이미지)을 이용해 다른 컴퓨터로 즉시 이주(migration)가 가능하다.

단점

보안 이슈

클라우드 컴퓨팅은 사용자의 데이터를 외부 데이터 센터에 저장하므로, 데이터 유출이나 해킹 등의 보안 위협에 노출될 수 있다. 또한, 클라우드 서비스 제공자의 보안 정책이 사용자의 요구에 부합하지 않을 수도 있다.

데이터 공유 및 소유권 이슈

클라우드 환경에서 데이터를 공유하고 관리하는 과정에서 소유권 및 접근 권한에 대한 문제가 발생할 수 있다. 또한, 클라우드 제공 업체와의 계약이 종료되면 데이터 이전이 어려울 수 있다.

인터넷 연결의 중요성

클라우드 서비스는 인터넷 연결을 통해 이용되므로, 인터넷이 불안정하거나 연결이 끊기면 클라우드 자원에 접근할 수 없게 된다. 이로 인해 작업의 중단이나 데이터 손실이 발생할 수 있다.

벤더 종속성

클라우드 서비스 제공 업체에 종속되는 경우, 해당 업체의 서비스 정책이나 가격 변동 등에 영향을 받게 된다. 또한, 클라우드 서비스 간의 이전이 어려워질 수 있어, 벤더 간의 이동성이 제한될 수 있다.

규제 및 법률 문제:

데이터의 위치나 저장 방식에 따라 다른 국가의 규제 및 법률에 영향을 받을 수 있다. 따라서, 클라우드 서비스를 이용하는 사용자는 해당 국가의 규제 및 법률을 숙지하고 준수해야 한다.

성능 및 지연 시간 문제

클라우드 서비스에서는 여러 사용자가 동시에 자원을 공유하기 때문에, 성능이 저하되거나 지연 시간이 발생할 수 있다. 특히, 네트워크 지연이나 자원 경쟁으로 인한 성능 저하가 발생할 수 있다.

클라우드 컴퓨팅의 서비스 모델

IaaS (Infrastructure as a Service)

클라우드 제공자가 가상 컴퓨터까지 제공
예: AWS EC2, Google Compute Engine
아래 그림처럼 피자에 비유하면 밀키트 사다가 집에서 해먹는 느낌

PaaS (Platform as a Service)

클라우드 제공자가 데이터베이스, 개발 플랫폼까지 제공
예: AWS Elastic Beanstalk, Google App Engine
피자 배달받는 느낌(접시, 테이블 정도의 세팅 스스로 해야함)

SaaS (Software as a Service)

클라우드 제공자가 당장 사용 가능한 소프트웨어를 제공
예: Google Workspace, Microsoft Office 365
가게 직접가서 먹으면 먹기만 하면 됨!

Deploy(배포)

개발한 서비스를 사용자들이 이용 가능하게 하는 일련의 과정
배포에서는, 환경의 차이를 이해하고 환경 설정을 코드와 분리하는 것이 중요하다.

배포 단계

1. Development

Local 환경에서 개발 및 테스트
개발단계이기 때문에 실제 데이터를 이용하지 않고 더미데이터를 이용해 테스트
변경사항이 있어도 문제가 되지 않음
모든 구성원이 각자의 환경에서 진행

2. Intergration

각자의 환경에서 개발된 부분을 취합
코드간 Conflict가 없는지 확인하는 단계
작성한 코드가 다른 코드에 문제를 발생시키지 않는지 확인

3. Staging

Production 단계와 가장 유사한 환경에서 테스트
복제된 실제 데이터를 이용해서 테스트
모든 관계자들에게 검증하는 단계

4. Production

개발환경과는 구분된 환경
실제 데이터를 이용
실제로 서비스가 제공되는 단계로 문제가 생기면 안됨

환경 변수

Development 환경과 Production 환경은 서로 다를 수 있다.
따라서 환경의 차이를 이해하고 환경 설정을 코드와 분리하는 것이 중요하다.
작성한 코드가 다른 환경에서 정상 작동할 수 있게 하려면 설정을 환경 변수(envvars나 env)에 저장해야 한다.
환경 변수는 코드 변경 없이 쉽게 배포 때마다 변경 가능하다.

환경 설정을 코드로부터 분리하는 방법

코드상의 모든 곳에 절대 경로가 아닌 상대 경로를 사용
환경에 따라 포트를 분기할 수 있도록.env 등을 이용해 환경 변수를 설정
Docker와 같은 가상화 도구를 이용해 환경 자체를 메타데이터로 담아 모든 개발 환경 통일

EC2(Elastic Computer Cloud)

EC2
아마존 웹 서비스에서 제공하는 클라우드 컴퓨팅 서비스

필요에 따라 성능, 용량을 자유롭게 조절할 수 있다.
- 비용, 성능, 용량면에서 탄력적인 클라우드 컴퓨터를 제공하는 서비스
AWS에서 제공하는 클라우드 컴퓨팅 서비스로 AWS에서 원격으로 제어할 수 있는 가상의 컴퓨터를 한 대 빌리는 것
- 클라우드 컴퓨팅 : 인터넷(클라우드)을 통해 서버, 스토리지, 데이터베이스 등의 컴퓨팅 서비스를 제공하는 서비스
인스턴스는 1대의 컴퓨터를 의미하는 단위이고 AWS에서 컴퓨터를 빌리는 것을 인스턴스를 생성한다고 함
빌린 컴퓨터는 아마존이 전 세계에 만들어 놓은 데이터 센터(인프라)에 만들어져 있어 컴퓨터를 조작하기 위해 네트워크(인터넷)를 통해서 컴퓨터를 제어해야 한다.
- 일반적인 컴퓨터와 다른 점 없음
AMI를 통해서 필요한 용도에 따라 다양한 운영체제에 대한 선택이 가능하다.
- CPU와 RAM, 용량까지도 손쉽게 구성 가능

AMI(Amazon Machine Image)

인스턴스를 생성하는데 필요한 소프트웨어 구성(운영 체제, 어플리케이션 서버, 어플리케이션)이 포함된 템플릿

Instance는 선택한 AMI를 토대로 구성된다.

AWS EC2 인스턴스를 생성한다는 것은 AMI를 토대로 운영체제, CPU, RAM 혹은 런타임 등이 구성된 컴퓨터를 빌리는 것을 의미

Image(이미지) 종류로는 단순히 운영체제(윈도우, 우분투 리눅스 등)만 깔려있는 템플릿을 선택할 수도 있고, 아예 특정 런타임이 설치되어있는 템플릿이 제공되는 경우도 있음

ex) 우분투 + node.js, 윈도우 + JVM 등

RDS(Relational Database Service)

AWS에서 제공하는 관계형 데이터베이스 서비스

DB 빌리는 서비스다.
데이터베이스 유지 보수와 관련된 일들을 RDS에서 전적으로 자동 관리해준다.
- 사용자는 간편하게 초기 설정, 데이터 관리만 하면 됨
  (DB 확장성 고려, 데이터 백업, 내구성, 가용성, DB엔진 설치, OS 설치 등등 안해도 됨)

S3(Simple Storage Service)

AWS에서 제공하는 클라우드 스토리지 서비스

클라우드 스토리지

인터넷 공간에 데이터를 저장하는 저장소

뛰어난 접근성을 가지고 있다.

웹 환경이라면 언제 어디서나 저장된 파일에 접근할 수 있음

컴퓨터뿐만 아니라 웹에 접속이 가능한 다른 전자기기를 활용하여 클라우드 스토리지에 저장된 데이터에 접속할 수 있음

특징(장점)

1. 확장성

데이터를 무한히 저장 가능
많은 시간과 수고를 들이지 않고 스토리지 규모를 확장/축소할 수 있음
사용한 만큼만 비용을 지불하면 되기 때문에 비용적인 측면에서 매우 효율적

2. 내구성

저장된 파일을 유실할 가능성이 적음
S3는 99.999999999%의 내구성을 보장

3. 가용성

스토리지에 저장된 파일들을 정상적으로 사용할 수 있는 시간이 길다.
S3는 연간 99.99%의 스토리지 가용성을 보장하도록 설계됨
- 1년 중 8.76 시간 동안만 스토리지를 이용하는 데 있어서 장애가 발생한다는 뜻

리전과 가용 영역을 적절히 활용하여, AWS S3는 높은 내구성과 가용성 보장 한다.

리전(Region)

AWS에서 클라우드 서비스를 제공하기 위해서 운영하는 물리적인 서버의 위치

가용 영역(Availability Zone)

각 리전 안에 존재하는 데이터 센터(IDC)를 의미

가용 영역은 각각 개별적인 위치에 떨어져서 존재

서울의 경우 혹시 가용 영역 한곳에 재난이 발생해도 나머지 3곳의 가용 영역에 백업을 해놓은 데이터를 활용하여 문제 없이 서버가 가동됨

4. 다양한 스토리지 클래스 제공

저장소를 어떤 목적으로 활용할지에 따라 효율적으로 스토리지 클래스를 선택할 수 있다.

가장 많이 사용하는 스토리지 클래스 2가지

S3 Standard 클래스

가장 일반적으로 사용되는 스토리지 클래스

데이터에 자주 액세스해야할 경우 사용

데이터에 빠른 속도로 접근할 수 있고, 데이터 액세스 요청에 대한 처리 속도가 빨라 범용적인 목적으로 사용하기 좋음

보관 비용이 높게 발생하기 때문에 데이터를 오래 보관하는 목적으로는 비효율적이다.

S3 Glacier 클래스

장기적인 보관 목적으로 스토리지를 사용할 때 효율적

저장된 데이터에 액세스하는 속도는 느리지만, 데이터를 보관하는 비용이 매우 저렴하다.

이 외에도 Standard-IA, One Zone-IA, S3 Glacier Deep Archive 등등 여러 가지 스토리지 클래스가 존재하여 사용자의 이용 목적에 따라 다양한 스토리지 클래스를 사용할 수 있다.

5. 정적 웹 사이트 호스팅 가능

S3에서는 버킷을 통해 정적 웹 사이트 호스팅이 가능하다.

정적 파일

서버의 개입 없이 생성된 파일

동적 파일

클라이언트가 서버에 요청을 보내면, 서버가 요청에 맞춰 그 자리에서 생성하는 파일

웹 호스팅(Web Hosting)

서버의 한 공간을 빌려주어 웹 사이트의 배포, 운영이 가능하게 만들어주는 서비스

버킷

파일을 담는 바구니(최상위 디렉토리)다.

무한히 많은 파일을 저장 가능

버킷의 이름은 각 리전에서 고유해야 한다.

버킷의 정책을 생성하여 엑세스 권한을 부여 가능

객체

버킷에 담기는 파일을 말하는 것이다.

S3에서 저장소에 데이터를 저장할 때 키-값 페어 형식으로 데이터를 저장하기 때문에 객체라 부른다.

모든 객체는 고유한 URL 주소를 가진다.

URL 주소는 http://[버킷의 이름].S3.amazonaws.com/[객체의 키]의 형태를 띠고, URL 주소를 통해서도 원하는 데이터에 접근할 수 있다.

S3에 저장되는 객체는 파일의 값, 키, 메타데이터로 구성된다.

파일의 값(Value) : 실제 데이터 (최대 5TB)

파일의 키 : 각각의 객체를 고유하게 만들어주는 식별자 역할, 원하는 객체를 검색하는데 사용 (문자열 형태로 구성)

메타데이터 : 객체의 생성일, 크기, 유형과 같은 객체에 대한 정보가 담긴 데이터

3 Tier-Architecture 배포

빌드

불필요한 데이터를 없애고, 여러 갈래로 퍼져있는 데이터들을
통합/압축하여 배포하기에 최적화된 상태를 만드는 것

데이터의 용량이 줄어들고 웹 사이트 로딩 속도가 빨라진다.

일반적인 의미의 빌드는, 소스코드를 실행 가능한 번들로 변환하는 컴파일 과정을 의미한다.

웹 앱의 경우는 배포 가능한 정적 파일(static files)의 형태로 만들어 줘야 하기 때문에 빌드를 통해 정적 파일 형태의 결과물을 만들어 낸 후 배포한다.

1. Client 배포

S3를 통해 사용자들에게 Client를 제공
- 클라이언트 앱을 정적 파일로 빌드하여 제공
AWS에서 제공하는 CDN 서비스인 CloudFront를 통해서 각지의 데이터센터에 데이터를 분산시켜서 저장해 뒀다가 가까운 지역에서 데이터를 주는 방식으로 사용자에게 더 빠르게 서비스를 제공할 수 있음

2. Server Application 배포

AWS EC2 서비스를 이용해 가상의 PC를 빌려 서버 코드 구동

3. Database 배포

AWS에서는 제공하는 RDS(Database 특화 서비스)를 이용하여 데이터베이스를 사용

4. DNS

AWS에서 제공하는 Route 53 서비스를 이용하면 직관적인 도메인 주소를 통해서 서비스에 접근하도록 할 수 있다.
- 도메인 연결 안하면 복잡한(IP)주소 형태임.

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