1. Amazon EC2의 이점
1) 선행 비용을 가변 비용으로 대체
데이터 센터, 물리적 서버 등 미리 투자해야하는 선행 비용을 클라우드 컴퓨팅 사용을 통해 사용하는 컴퓨팅 리소스에 대해서만 비용을 지불하는 가변 비용으로 대체하여 비용 절감이 가능하며 혁신적 솔루션을 구현할 수 있음
2) 데이테 센터 운영 및 유지 관리에 비용 투자 불필요
데이터 센터에서 컴퓨팅하려면 인프라 및 서버 관리에 더 많은 비용과 시간을 소비해야하는 경우가 많은데 이러한 작업을 덜 신경 쓰게하여 애플리케이션과 고객에 더 집중할 수 있게함
3) 용량 추정 불필요
사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용을 지불하기 때문에 애플리케이션 배포 전 필요한 인프라 용량을 예측할 필요가 없고, 사용하지 않는 리소스 때문에 비용을 지불하지 않으며, 제한된 용량이 아닌 필요한 용량만 사용 가능함. 또한 수요에 따라 용량을 확장 또는 축소가 가능함
4) 규모의 경제로 얻게되는 이점
- 비용 절감 효과:
- 클라우드 컴퓨팅을 사용하면, 한 회사가 자체적으로 인프라를 구축하고 운영할 때보다 비용이 저렴해집니다.
- 왜 더 저렴해지는가?:
- 클라우드 제공자인 AWS 같은 회사는 전 세계 수많은 고객에게 서비스를 제공합니다. 이 때문에 아주 많은 서버, 스토리지, 네트워크 장비를 운영하게 되는데, 이렇게 대규모로 운영하면 한 개당 비용이 줄어듭니다.
- 고객에게 주는 혜택:
- AWS는 이렇게 절감된 비용을 고객에게 돌려줄 수 있습니다. 그래서 클라우드 사용량에 따라 비용을 지불하는 방식(종량제)에서 요금이 더 저렴해질 수 있는 것입니다.
5) 속도 및 민첩성 향상
- 애플리케이션 개발과 배포가 더 쉬워짐:
- 클라우드 컴퓨팅 덕분에 새로운 애플리케이션을 만들거나 기존 애플리케이션을 업데이트하는 과정이 더 빨라지고 유연해집니다.
- 실험과 혁신의 시간 증가:
- 클라우드를 사용하면 빠르게 자원을 확보할 수 있기 때문에, 새로운 아이디어를 실험하거나 혁신적인 프로젝트를 시도할 시간이 더 많아집니다.
- 비교 예시:
- 전통적인 방식: 데이터 센터에서 새로운 서버나 장비를 마련하려면 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 예를 들어, 새로운 프로젝트를 시작하기 위해 필요한 컴퓨터 자원을 준비하는 데 오랜 시간이 걸립니다.
- 클라우드 컴퓨팅: 클라우드에서는 이런 자원을 몇 분 만에 바로 사용할 수 있습니다. 즉, 컴퓨터 자원이 필요할 때 클라우드에서 클릭 몇 번으로 바로 사용할 수 있게 됩니다.
6) 몇 분 만에 전 세계에 배포
AWS 클라우드의 글로벌 입지를 활용하여 전 세계 고객에게 신속하게 애플리케이션을 배포하는 동시에 짧은 지연 시간을 제공할 수 있음
2. Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)
1) EC2 인스턴스 vs 온프레미스
| EC2 인스턴스 | 온프레미스 |
|
|
2) 작동 방식
① 시작
- 인스턴스 시작, 기본 구성 인스턴스가 포함되어 있는 템플릿을 선택하여 시작
- 구성에는 운영체제, 애플리케이션 서버 또는 애플리케이션 포함
- 인스턴스의 특정 하드웨어 구성인 인스턴스 유형 선택
- 인스턴스로 들어오고 나가는 네트워크 트래픽을 제어할 보안 설정 지정
② 연결
- 인스턴스 연결, 여러 가지 방법으로 인스턴스 연결 가능
- 프로그램과 애플리케이션에는 인스턴스에 직접 연결하고 데이터를 교환하는 여러가지 방법이 있음
- 사용자가 로그인하여 인스턴스에 연결하고 컴퓨터 데스크톱에 액세스할 수 있음
③ 사용
- 인스턴스에 연결했다면 바로 사용할 수 있음
- 명령을 실행하여 소프트웨어 설치, 스토리지 추가, 파일 복사 및 정리 등의 작업 수행
3. Amazon EC2 인스턴스 유형
인스턴스 유형을 선택할 때는 워크로드 및 애플리케이션의 구체적 요구 사항(컴퓨팅, 메모리, 스토리지 기능 등)을 고려해야 한다.
1) 범용 인스턴스
- 컴퓨팅, 메모리, 네트워킹 리소스를 균형있게 제공함
- 애플리케이션 서버, 게임 서버, 엔터프라이즈 애플리케이션용 백엔드 서버, 중소 규모 데이터베이스 등 다양한 워크로드에 사용
2) 컴퓨팅 최적화 인스턴스
- 고성능 프로세서를 활용하는 컴퓨팅 집약적인 애플리케이션에서 적합
- 범용 인스턴스와 공통점: 웹 서버, 애플리케이션 서버, 게임 서버와 같은 워크로드에 사용할 수 있음
- 범용 인스턴스와 차이점: 고성능 웹 서버, 컴퓨팅 집약적 애플리케이션 서버 및 게임 전용 서버에 적합
- 단일 그룹에서 많은 트랜잭션을 처리해야 하는 일괄 처리 워크로드에 사용할 수 있음
- 사용사례
- 고성능 웹 서버: CPU 집약적인 대규모 트래픽을 처리하는 웹 서버에 적합.
- 고성능 컴퓨팅(HPC): 과학적 연구, 엔지니어링 시뮬레이션 등에서 강력한 컴퓨팅 성능을 필요로 하는 경우.
- 데이터 분석: 대량의 데이터를 처리하거나 실시간 분석을 하는 경우.
- 게임 서버: CPU 성능에 민감한 실시간 멀티플레이어 게임 서버에 적합.
- 배치 처리: 대규모 데이터 처리 작업이나 동영상 인코딩, 이미지 렌더링과 같은 고성능 배치 작업.
3) 메모리 최적화 인스턴스
- 컴퓨팅에서 메모리는 임시 스토리지 영역으로 중앙 처리 장치(CPU)가 작업을 완료하는 데 필요한 모든 데이터와 명령이 들어있음
- 컴퓨터 프로그램이나 애플리케이션은 스토리지에서 메모리로 로드된 후 실행되는데 사전 로드 프로세스를 통해 CPU가 컴퓨터 프로그램에 직접 액세스 할 수 있음
- 메모리에서 대규모 데이터 세트를 처리하는 워크로드를 위한 빠른 성능을 제공하기 위해 설계됨
- 고성능 데이터베이스, 방대한 양의 비정형 데이터의 실시간 처리가 필요한 워크로드에 적합
- 많은 메모리가 필요한 워크로드를 실행하고 뛰어난 성능을 얻을 수 있음
4) 액셀러레이티드 컴퓨팅 인스턴스
- 하드웨어 액셀러레이터(accelerator) 또는 코프로세서(coprocessor)를 사용하여 일부 기능을 CPU에서 실행되는 소프트웨어보다 더 효율적으로 수행
- 하드웨어 액셀러레이터는 데이터 처리를 가속화할 수 있는 구성 요소
- 부동 소수점 수 계산, 그래픽 처리, 데이터 패턴 일치 등의 처리에 적합
- 그래픽 애플리케이션, 게임 스트리밍, 애플리케이션 스트리밍과 같은 워크로드에 적합
하드웨어 액셀러레이터는 특정 작업을 더욱 효율적으로 처리하기 위해 설계된 하드웨어 구성 요소입니다. 대표적인 예로 GPU(그래픽 처리 장치), FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이), TPU(텐서 처리 장치) 등이 있습니다. 이들 장치는 CPU에 비해 특정 계산(예: 병렬 처리, 그래픽 렌더링, 머신러닝 연산 등)에 특화되어 있어 더 빠른 성능을 제공합니다.
코프로세서는 CPU와 함께 동작하는 보조 프로세서로, CPU가 수행하는 작업 중 일부를 분담합니다. CPU가 처리하기에는 비효율적인 작업(예: 복잡한 수학 연산, 부동 소수점 연산 등)을 코프로세서가 처리함으로써 전체 시스템 성능을 향상시킵니다.
5) 스토리지 최적화 인스턴스
- 로컬 스토리지의 대규모 데이터 세트에 대한 순차적 읽기 및 쓰기 액세스가 많이 필요한 워크로드를 위해 설계됨
- 분산 파일 시스템, 데이터 웨어 하우징 애플리케이션, 고빈도 온라인 트랜잭션 처리(OLTP) 시스템 등의 워크로드에 적합
- 지연 시간이 짧은 임의 IOPS를 애플리케이션에 제공하도록 설계되어 있음
- 입력 작업: 데이터베이스에 입력되는 레코드와 같이 시스템에 투입되는 데이터
- 출력 작업: 시스템이 처리한 결과로 나오는 데이터. 예를들어 데이터베이스의 레코드에 대해 수행되는 분석한 결과
- 입출력 작업을 매우 빠르게 처리할 수 있는 인스턴스
*IOPS(초당 입출력 작업 수): 컴퓨팅에서 IOPS라는 용어는 스토리지 디바이스의 성능을 측정하는 지표로 디바이스가 1초 내에 수행할 수 있는 입출력 작업 수를 나타냄
4. Amazon EC2 결제 옵션
1) 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용 지불
2) 다양한 요금 옵션 제공
① 온디맨드 인스턴스
- 선결제 비용이나 최소 약정은 적용되지 않음
- 인스턴스는 중지될 때까지 계속 실행되며, 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용 지불
- 중단할 수 없는 불규칙한 단기 워크로드에 적합
- 애플리케이션 개발 및 테스트와 예측할 수 없는 사용 패턴이 있는 애플리케이션 실행에 적합
- 1년 이상 지속되는 워크로드에 권장하지 않음(예약 인스턴스를 사용하면 비용 절감 효과가 크기 때문)
② 예약 인스턴스
- 계정에서 온디맨드 인스턴스를 사용할 때 적용되는 결제 할인 옵션
- 1년 또는 3년 약정으로 구입 가능(3년 옵션으로 더 큰 비용 절감 가능)
- 표준 예약 인스턴스, 변환 가능한 인스턴스 두 가지 유형이 있음
- 표준 예약 인스턴스
- 정상 상태 애플리케이션에 필요한 EC2 인스턴스 유형, 크기, AWS 리전에 대한 약정
- 예약 인스턴스는 인스턴스 유형 및 크기, 플랫폼 설명(운영체제), (기본 또는 전용) 임대 방법과 같은 자격 명시 필요
- 변환 가능 예약 인스턴스
- EC2 인스턴스를 다른 가용성 영역이나 다른 인스턴스 유형에서 실행해야 하는 경우 변환 가능 예약 인스턴스 적합
- EC2 인스턴스를 실행하는 데 유연성이 필요한 경우
- 표준 예약 인스턴스에 비해 낮은 할인율 제공
- 표준 예약 인스턴스
- 예약 인스턴스 기간이 끝나면 중단없이 Amazon EC2 인스턴스 계속 사용 가능하지만, 인스턴스 종료 또는 인스턴스 속성(인스턴스 유형, 리전, 테넌시, 플랫폼)과 일치하는 새 예약 인스턴스 구입을 수행할 때까지 온디맨드 요금이 부과 됨
③ Amazone EC2 Savings Plans
- Amazon EC2와 같은 컴퓨팅 서비스의 비용 절감을 위한 약정 방식
- 1년 또는 3년 기간 동안 인스턴스 패밀리와 지역에 대한 시간당 지출을 약정함으로써 온디맨드 요금에 비해 최대 72%까지 비용 절감
- 약정한 사용량까지는 요금(예: 시간단 10달러)이 적용되며, 초과 사용량에 대해서는 온디맨드 요금 부과
- 예약 인스턴스와 달리 인스턴스 유형이나 크기, OS, 테넌시를 미리 지정할 필요가 없으며, 특정 수의 인스턴스 약정이 불필요함
- AWS Cost Explorer를 통해 AWS 비용, 사용량 시각화 및 분석 가능
- 7일, 30일, 60일 동안의 사용량 분석 가능
- 사용자 지정 권장 사항 제공: 사용량과 1년 또는 3년 Savings Plan의 시간당 약정 금액을 기준 월별로 Amazon 비용을 얼마나 절약할 수 있는지 추정 가능
- 약정 기간 동안 Amazon EC2 사용에 유연성이 필요한 경우 좋은 옵션으로 약정한 사용량 내에서 지역, 인스턴스 패밀리, 인스턴스 크기, 운영체제 등에 구애 받지 않고 유연하게 EC2 인스턴스를 사용할 수 있음
cf) Compute Savings Plans
https://aws.amazon.com/ko/savingsplans/compute-pricing/
컴퓨팅 절감형 플랜 – Amazon Web Services
*절감형 플랜은 가상 u형 인스턴스에만 적용됩니다. U형 메탈 인스턴스는 절감형 플랜이 지원되지 않습니다.
aws.amazon.com
④ 스팟 인스턴스
- 시작 및 종료 시간이 유연하거나 중단을 견딜 수 있은 워크로드에 적합
- 미사용 Amazon EC2 컴퓨팅 용량을 사용하며 온디맨드 요금의 최대 90%까지 비용 절감 가능
- 필요에 따라 시작 및 중지할 수 있는 백그라운드 처리 작업(예: 고객 설문 조사 데이터 처리 작업)을 전반적인 비즈니스 운영에는 영향을 주지 않고 처리 작업을 시작하고 중지하려고 할 때, 스팟 요청을 하고 Amazon EC2 용량을 사용할 수 있는 경우 스팟 인스턴스가 시작되지만 스팟 요청을 하고 Amazon EC2 용량을 사용할 수 없다면 용량을 사용할 수 있을 때까지 요청이 성공하지 못하므로 백그라운드 처리 작업 시작이 지연될 수 있음
- AWS의 여유 리소스에 의존하기 때문에 언제든지 회수 될 수 있어 장기 실행 작업이나 즉각적인 작업이 필요한 경우 적합하지 않음
⑤ 전용 호스트
- Amazon EC2 인스턴스 용량을 갖춘 물리적 서버로 사용자 전용 서버
- 기존 소켓당, 코어당, VM 당 소프트웨어 라이선스를 사용하여 라이선스 규정 준수를 유지할 수 있음
- 온디맨드 전용 호스트와 전용 호스트 예약을 구매할 수 있음
- Amazon EC2 옵션 중 가장 비용이 높음
5. Amazon EC2 Auto Scaling
- 변화하는 애플리케이션 수요에 따라 Amazon EC2 인스턴스를 자동으로 추가하거나 제거할 수 있음
- 필요에 따라 인스턴스를 자동 조정하여 애플리케이션 가용성을 효과적으로 유지할 수 있음
- 동적 조정과 예측 조정이라는 두 가지 접근 방식을 사용할 수 있음
- 동적 조정: 수요 변화에 대응
- 예측 조정: 예측된 수요에 따라 적절한 수의 Amazon EC2 인스턴스를 자동으로 예약
- Auto Scalling 그룹의 크기 구성
- 최소 용량: Auto Scaling 그룹을 생성한 직후 시작되는 Amazon EC2 인스턴스 수(항상 최소한 하나의 인스턴스 실행 필요)
- 희망 용량: 희망 Amazon EC2 인스턴스 수를 지정하지 않을 시 기본적으로 최소 용량으로 설정
- 최대 용량: 수요 증가에 대응하여 확장할 수 있는 최대 인스턴스 수
- Amazon EC2 Auto Scaling은 Amazon EC2 인스턴스를 사용하므로 사용하는 인스턴스에 대해서만 비용 지불
6. Elastic Load Balancing
Amazon EC2 인스턴스와 같은 여러 리소스에 들어오는 애플리케이션 트래픽을 자동으로 분산하는 AWS 서비스
로드 밸런서는 Auto Scaling 그룹으로 들어오는 모든 웹 트래픽에 대한 단일 연락처 역할을 함
들어오는 트래픽 양에 따라 Amazon EC2 인스턴스를 추가하거나 제거하면 이러한 요청이 먼저 로드 밸런서로 라우팅 되고 이를 처리할 여러 리소스에 분산됨
여러 Amazon EC2 인스턴스가 있는 경우 Elastic Load Balancing은 워크로드를 여러 인스턴스에 분산하여 단일 인스턴스가 대부분을 수행할 필요가 없게함
Elastic Load Balancing과 Amazon EC2 Auto Scaling은 별개의 서비스이지만 함께 작동하여 Amazon EC2에서 실행되는 애플리케이션이 높은 성능과 가용성을 제공할 수 있도록 도움
7. 메시징(Messaging) 및 대기열(Queuing)
0) 모놀리식 애플리케이션 및 마이크로서비스
0-1. 모놀리식 애플리케이션
애플리케이션은 여러 컴포넌트로 구성됨
컴포넌트 요소는 서로 통신하여 데이터를 전송하고 요청을 이해하고 애플리케이션을 실행함
컴포넌트가 밀결합된 애플리케이션은 데이터베이스, 서버, 사용자 인터페이스, 비즈니스 로직 등의 컴포넌트로 구성되는데 이러한 유형의 아키텍처를 모놀리식 애플리케이션으로 볼 수 있음
이 아키텍처는 한 컴포넌트에서 장애가 발생하면 다른 컴포넌트에서도 장애가 발생하고, 심지어 전체 애플리케이션에서 장애가 발생할 수 있음
단일 컴포넌트에 장애가 발생 시 애플리케이션 가용성을 유지할 수 있도록 마이크로서비스 접근 방식을 통해 애플리케이션 설계 할 수 있음
0-2. 마이크로 서비스
애플리케이션 컴포넌트가 소결합 됨
단일 컴포넌트에서 장애가 발생해도 다른 컴포넌트들은 서로 통신하기 때문에 계속 작동되므로 전체 애플리케이션에서 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있음
AWS에서 애플리케이션을 설계할 때 다양한 기능을 수행하는 서비스 및 컴포넌트를 사용하여 마이크로 서비스 접근 방식을 취할 수 있음
AWS의 Amazon Simple Notification Service(Amazon SNS) 및 Amazon Simple Queue Service(Amazon SQS) 두 서비스는 애플리케이션 통합을 촉진함
1) Amazon Simple Notification Service(Amazon SNS)
- 게시(publish)/구독(subscribe) 서비스
- 게시자는 Amazon SNS 주제를 사용하여 구독자에게 메시를 게시
- Amazon SNS에서 구독자는 웹 서버, 이메일 주소, AWS Lambda 함수 또는 그 밖의 여러 옵션이 될 수 있음
2) Amazon Simple Queue Service(Amazon SQS)
- 메시지 대기열 서비스
- 메시지 손실이나 다른 서비스 사용 없이 소프트웨어 구성 요소 간에 메시지를 전송, 저장, 수신할 수 있음
- 애플리케이션이 메시지를 대기열로 전송하며 사용자 또는 서비스는 대기열에서 메시지를 검색하여 처리한 후 대기열에서 삭제
8. 그 외 AWS 컴퓨팅 옵션
1) AWS Lambda
① 서버리스 컴퓨팅
- Amazone EC2에서 실행하려는 애플리케이션이 있는 경우 아래와 같이 해야함
- 인스턴스(가상 서버)를 프로비저닝
- 사용자 코드 업로드
- 애플리케이션이 실행되는 동안 계속해서 인스턴스 관리
- 서버리스는 코드가 서버에서 실행되지만 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요 없다는 뜻
- 서버리스 컴퓨팅의 이점
- 서버를 유지 관리하는 대신 새로운 제품과 기능을 혁신하는데 더 집중할 수 있음
- 애플리케이션을 자동으로 확장할 수 있는 유연성(처리량 및 메모리와 같은 소비 단위를 수정하여 애플리케이션의 용량 조절 가능)
- 서버리스 컴퓨팅용 AWS 서비스는 AWS Lambda가 있음
② AWS Lambda
- 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요 없이 코드를 실행할 수 있는 서비스
- 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용 지불(코드를 실행하는 동안에만 요금 부과)
- 모든 유형의 애플리케이션 또는 백엔드 서비스 코드를 실행할 수 있으며 이를 관리할 필요 없음
- 예를들어 간단한 Lambda 함수로 업로드되는 이미지의 크기를 AWS 클라우드에 맞춰 자동으로 조정하는 함수가 있을 수 있으며 이 경우 새 이미지를 업로드할 때 함수가 트리거 됨
③ 작동방식
- 코드를 Lambda에 업로드
- AWS 서비스, 모바일 애플리케이션 또는 HTTP 엔드포인트와 같은 이벤트 소스에서 트리거되도록 코드를 설정
- Lambda는 트리거된 경우에만 코드를 실행
- 사용한 컴퓨팅 시간에 대한 요금만 지불
2) 컨테이너 오케스트레이션 서비스
① 컨테이너
- 애플리케이션의 코드와 종속성을 하나의 객체로 패키징하는 표준 방식을 제공
- 보안성, 안정성, 확장성 요구 사항이 매우 중요한 프로세스 및 워크플로에도 컨테이너 사용
- 컨테이너 오케스트레이션 서비스는 컨테이너식 애플리케이션을 배포, 관리, 확장하는 데 도움을 줄 수 있음
- AWS는 컨테이너 오케스트레이션을 제공하는 두 가지 서비스 Amazon Elastic Container Service와 Amazon Elastic Kubernetes Service를 제공
② Amazon Elastic Container Service(Amazon ECS)
- 컨테이너식 애플리케이션을 실행하고 확장할 수 있는 확장성이 뛰어난 고성능 컨테이너 관리 시스템
- 애플리케이션을 신속하게 구축, 테스트, 배포할 수 있는 소프트웨어 플랫폼인 Docker 컨테이너를 지원
- AWS는 오픈소스 Docker Community Edition 및 구독 기반 Dokcer Enterprise Edition 사용 지원
- Amazon ECS에서는 API 호출을 사용하여 Docker 지원 및 애플리케이션을 시작 및 중지할 수 있음
③ Amazon Elastic Kubernetes Service(Amazon EKS)
- 컨테이너식 애플리케이션을 대규모로 배포하고 관리하는 데 사용할 수 있는 오픈 소스 소프트웨어인 Kubernetes를 실행하는데 사용할 수 있는 완전 관리형 서비스
- 대규모 커뮤니티에서 Kubernetes를 유지 관리하며, AWS는 Kubernetes 커뮤니티와 적극적으로 협력하여 Kubernetes 애플리케이션의 새로운 기능이 릴리스되면 Amazon EKS로 관리되는 애플리케이션에 이러한 업데이트를 쉽게 적용할 수 있음
④ AWS Fargate
- 컨테이너용 서버리스 컴퓨팅 엔진으로 Amazon ECS와 Amazon EKS에서 작동
- 자동으로 서버 인프라를 관리하여 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요가 없음
- 애플리케이션 혁신과 개발에 더 집중할 수 있으며 컨테이너를 실행하는 데 필요한 리소스에 대해서만 비용을 지불하면 됨
- 고성능 웹 서버: CPU 집약적인 대규모 트래픽을 처리하는 웹 서버에 적합.
- 고성능 컴퓨팅(HPC): 과학적 연구, 엔지니어링 시뮬레이션 등에서 강력한 컴퓨팅 성능을 필요로 하는 경우.
- 데이터 분석: 대량의 데이터를 처리하거나 실시간 분석을 하는 경우.
- 게임 서버: CPU 성능에 민감한 실시간 멀티플레이어 게임 서버에 적합.
- 배치 처리: 대규모 데이터 처리 작업이나 동영상 인코딩, 이미지 렌더링과 같은 고성능 배치 작업.