AWS Cloud Practitioner Essentials | 모듈 2: 클라우드 컴퓨팅

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2022.12.26 - [DevOps/aws] - AWS Cloud Practitioner Essentials | 모듈1: AMAZON WEB SERVICES 소개

모듈 2 소개

이번 모듈에서는 EC2, Auto Scaling, Elastic Load Balancing, Amazon Simple Notification Service, Amazon Simple Queue Service 등 간단하게 훑어볼 것이다. 

Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)

멀티 테넌시: 가상 컴퓨터 간 기본 하드웨어 공유

 

Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2)는 안전하고 크기 조정이 가능한 컴퓨팅 용량을 Amazon EC2 인스턴스로 클라우드에서 제공합니다. 

 

빠른 프로비저닝, 인스턴스 확장,축소가능, 온디멘드 요금

Amazon EC2 작동 방식

 

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Amazon EC2 인스턴스 유형

Amazon EC2 인스턴스 유형은 다양한 작업에 최적화되어 있습니다. 

범용 인스턴스

범용 인스턴스는 컴퓨팅, 메모리, 네트워킹 리소스를 균형 있게 제공합니다.

• 애플리케이션 서버
• 게임 서버
• 엔터프라이즈 애플리케이션용 백엔드 서버
• 중소 규모 데이터베이스

컴퓨팅 최적화 인스턴스

컴퓨팅 최적화 인스턴스는 고성능 프로세서를 활용하는 컴퓨팅 집약적인 애플리케이션에 적합합니다. 범용 인스턴스와 마찬가지로 컴퓨팅 최적화 인스턴스는 웹 서버, 애플리케이션 서버, 게임 서버와 같은 워크로드에 사용할 수 있습니다.

하지만 컴퓨팅 최적화 애플리케이션은 고성능 웹 서버, 컴퓨팅 집약적 애플리케이션 서버 및 게임 전용 서버에 적합하다는 점이 다릅니다. 

메모리 최적화 인스턴스

메모리 최적화 인스턴스는 메모리에서 대규모 데이터 세트를 처리하는 워크로드를 위한 빠른 성능을 제공하기 위해 설계되었습니다. 컴퓨팅에서 메모리는 임시 스토리지 영역입니다. 여기에는 중앙 처리 장치(CPU)가 작업을 완료하는 데 필요한 모든 데이터와 명령이 들어 있습니다.

 

메모리 최적화 인스턴스를 사용하면 많은 메모리가 필요한 워크로드를 실행하고 뛰어난 성능을 얻을 수 있습니다.

액셀러레이티드 컴퓨팅 인스턴스

액셀러레이티드 컴퓨팅 인스턴스는 하드웨어 액셀러레이터 또는 코프로세서를 사용하여 일부 기능을 CPU에서 실행되는 소프트웨어에서보다 더 효율적으로 수행합니다. 이러한 기능의 예로는 부동 소수점 수 계산, 그래픽 처리, 데이터 패턴 일치 등이 있습니다.

컴퓨팅에서 하드웨어 액셀러레이터는 데이터 처리를 가속화할 수 있는 구성 요소입니다. 액셀러레이티드 컴퓨팅 인스턴스는 그래픽 애플리케이션, 게임 스트리밍, 애플리케이션 스트리밍과 같은 워크로드에 적합합니다.

 

스토리지 최적화 인스턴스

스토리지 최적화 인스턴스는 로컬 스토리지의 대규모 데이터 세트에 대한 순차적 읽기 및 쓰기 액세스가 많이 필요한 워크로드를 위해 설계되었습니다. 스토리지 최적화 인스턴스에 적합한 워크로드의 예로는 분산 파일 시스템, 데이터 웨어하우징 애플리케이션, 고빈도 온라인 트랜잭션 처리(OLTP) 시스템 등이 있습니다.

 

컴퓨팅에서 IOPS(초당 입출력 작업 수)라는 용어는 스토리지 디바이스의 성능을 측정하는 지표입니다. IOPS는 디바이스가 1초 내에 수행할 수 있는 입력 또는 출력 작업의 수를 나타냅니다. 스토리지 최적화 인스턴스는 지연 시간이 짧은 임의 IOPS를 애플리케이션에 제공하도록 설계되었습니다.

 

입력 작업은 데이터베이스에 입력되는 레코드와 같이 시스템에 투입되는 데이터라고 생각할 수 있습니다. 출력 작업은 서버에서 생성된 데이터입니다. 출력의 예로는 데이터베이스의 레코드에 대해 수행되는 분석을 들 수 있습니다. IOPS 요구 사항이 높은 애플리케이션이 있는 경우 스토리지 최적화 인스턴스는 이러한 종류의 사용 사례에 최적화되지 않은 다른 인스턴스 유형보다 나은 성능을 제공할 수 있습니다.

 

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Amazon EC2 요금

Amazon EC2에서는 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용을 지불합니다. Amazon EC2는 사용 사례에 따라 다양한 요금 옵션을 제공합니다.

온디맨드

온디맨드 인스턴스는 중단할 수 없는 불규칙한 단기 워크로드가 있는 애플리케이션에 매우 적합합니다. 선결제 비용이나 최소 약정은 적용되지 않습니다. 인스턴스는 중지될 때까지 계속 실행되며, 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용을 지불합니다.

온디맨드 인스턴스의 사용 사례에는 애플리케이션 개발 및 테스트와 예측할 수 없는 사용 패턴이 있는 애플리케이션 실행이 포함됩니다. 온디맨드 인스턴스는 1년 이상 지속되는 워크로드에는 권장하지 않습니다. 이러한 워크로드는 예약 인스턴스를 사용하면 비용 절감 효과가 더 크기 때문입니다.

=> 온디맨드로는 평균 사용량을 확인하는 용도

Amazon EC2 Savings Plans

AWS는 Amazon EC2를 비롯한 여러 컴퓨팅 서비스에 대한 Savings Plans를 제공합니다. Amazon EC2 Savings Plans를 사용하면 1년 또는 3년 기간 동안 일정한 컴퓨팅 사용량을 약정하여 컴퓨팅 비용을 절감할 수 있습니다. 이 기간 약정을 통해 온디맨드 요금에 비해 최대 72%까지 비용을 절감할 수 있습니다.

 

약정 사용량까지는 할인된 Savings Plan 요금이 청구됩니다(예: 시간당 10 USD). 약정을 초과한 사용량에 대해서는 일반 온디맨드 요금이 부과됩니다.

 

이 과정의 뒷부분에서 시간 경과에 따라 AWS 비용 및 사용량을 시각화, 이해 및 관리할 수 있는 도구인 AWS Cost Explorer를 살펴봅니다. Savings Plans 옵션을 고려하고 있는 경우, AWS Cost Explorer를 통해 지난 7일, 30일 또는 60일 동안의 Amazon EC2 사용량을 분석할 수 있습니다. AWS Cost Explorer는 Savings Plans를 위한 맞춤형 권장 사항도 제공합니다. 이러한 권장 사항은 이전 Amazon EC2 사용량과 1년 또는 3년 Savings Plan의 시간당 약정 금액을 기준으로 월별 Amazon EC2 비용을 얼마나 절감할 수 있는지 예상합니다.

=> 일정 사용량을 약정한 후 사용

 

예약 인스턴스 

예약 인스턴스는 계정에서 온디맨드 인스턴스를 사용할 때 적용되는 결제 할인 옵션입니다. 표준 예약 및 컨버터블 예약 인스턴스는 1년 또는 3년 약정으로, 정기 예약 인스턴스는 1년 약정으로 구입할 수 있습니다. 3년 약정 옵션을 통해 더 큰 비용 절감을 실현할 수 있습니다.

 

예약 인스턴스 약정 기간이 끝나면 중단 없이 Amazon EC2 인스턴스를 계속 사용할 수 있습니다. 하지만 다음 중 하나를 수행할 때까지는 온디맨드 요금이 부과됩니다.

• 인스턴스 종료
• 인스턴스 속성(인스턴스 유형, 리전, 테넌시, 플랫폼)과 일치하는 새 예약 인스턴스를 구입

=> 온디맨드 요금을 지불할때 결제 할인 옵션이다. 

 

 

스팟 인스턴스

스팟 인스턴스는 시작 및 종료 시간이 자유롭거나 중단을 견딜 수 있는 워크로드에 적합합니다. 스팟 인스턴스는 미사용 Amazon EC2 컴퓨팅 용량을 사용하며 온디맨드 요금의 최대 90%까지 비용을 절감할 수 있습니다.

필요에 따라 시작 및 중지할 수 있는 백그라운드 처리 작업(예: 고객 설문 조사 데이터 처리 작업)이 있다고 가정해 보겠습니다. 전반적인 비즈니스 운영에는 영향을 주지 않고 처리 작업을 시작하고 중지하려고 합니다. 스팟 요청을 하고 Amazon EC2 용량을 사용할 수 있는 경우 스팟 인스턴스가 시작됩니다. 하지만 스팟 요청을 했는데 Amazon EC2 용량을 사용할 수 없다면 용량을 사용할 수 있을 때까지 요청이 성공하지 못합니다. 용량을 사용할 수 없으므로 백그라운드 처리 작업의 시작이 지연될 수 있습니다.

스팟 인스턴스를 시작한 후 용량을 더 이상 사용할 수 없거나 스팟 인스턴스에 대한 수요가 늘면 인스턴스가 중단될 수 있습니다. 이 경우 백그라운드 처리 작업에는 문제가 없을 수 있습니다. 하지만 앞에서 예로 든 애플리케이션 개발 및 테스트에서는 예기치 않은 중단을 방지하는 것이 좋습니다. 따라서 해당 작업에 더 적합한 다른 EC2 인스턴스 유형을 선택합니다.

 

전용 호스트

전용 호스트는 사용자 전용의 Amazon EC2 인스턴스 용량을 갖춘 물리적 서버입니다.

 

기존 소켓당, 코어당 또는 VM당 소프트웨어 라이선스를 사용하여 라이선스 규정 준수를 유지할 수 있습니다. 온디맨드 전용 호스트와 전용 호스트 예약을 구매할 수 있습니다. 지금까지 다룬 모든 Amazon EC2 옵션 중에서 전용 호스트가 가장 비용이 많이 듭니다.

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Amazon EC2 확장

확장성

확장성을 위해서는 필요한 리소스만으로 시작하고 확장 및 축소를 통해 수요 변화에 자동으로 대응하도록 아키텍처를 설계해야 합니다. 그 결과, 사용한 리소스에 대해서만 비용을 지불합니다. 컴퓨팅 용량 부족 때문에 고객의 요구 사항을 충족할 수 없을지 걱정할 필요가 없습니다.

 

이 조정 프로세스가 자동으로 수행되도록 하려면 어떤 AWS 서비스를 사용해야 할까요? Amazon EC2 인스턴스에 이 기능을 제공하는 AWS 서비스가 Amazon EC2 Auto Scaling입니다.

=> auto scaling 을 통해서 고가용성을 가져간다. 

 

Amazon EC2 Auto Scaling

변화하는 애플리케이션수요에 따라 ec2 인스턴스를 추가하거나 제거할 수 있다.

Amazon EC2 Auto Scaling에서는 동적 조정과 예측 조정이라는 두 가지 접근 방식을 사용할 수 있습니다.

• 동적 조정은 수요 변화에 대응합니다. 
• 예측 조정은 예측된 수요에 따라 적절한 수의 Amazon EC2 인스턴스를 자동으로 예약합니다.

auto scaling 그룹

Auto Scaling 그룹을 생성할 때 최소 Amazon EC2 인스턴스 수를 설정할 수 있습니다. 최소 용량은 Auto Scaling 그룹을 생성한 직후 시작되는 Amazon EC2 인스턴스의 수입니다. 이 예에서 Auto Scaling 그룹의 최소 용량은 Amazon EC2 인스턴스 1개입니다.

 

그런 다음 애플리케이션을 실행하려면 최소 하나의 Amazon EC2 인스턴스가 필요하더라도 희망 용량을 Amazon EC2 인스턴스 두 개로 설정할 수 있습니다.

 

Auto Scaling 그룹에서 설정할 수 있는 세 번째 구성은 최대 용량입니다. 예를 들어 수요 증가에 대응하여 확장하도록 Auto Scaling 그룹을 구성하되 Amazon EC2 인스턴스 수를 최대 4개로 제한할 수 있습니다.

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Elastic Load Balancing을 사용하여 트래픽 리디렉션

Elastic Load Balancing은 들어오는 애플리케이션 트래픽을 Amazon EC2 인스턴스와 같은 여러 리소스에 자동으로 분산하는 AWS 서비스입니다. 

 

로드 밸런서는 Auto Scaling 그룹으로 들어오는 모든 웹 트래픽의 단일 접점 역할을 합니다. 즉, 들어오는 트래픽의 양에 맞춰 Amazon EC2 인스턴스를 추가하거나 제거하므로 이러한 요청이 로드 밸런서로 먼저 라우팅됩니다. 그런 다음 요청을 처리할 여러 리소스로 분산됩니다. 예를 들어 Amazon EC2 인스턴스가 여러 개인 경우 Elastic Load Balancing은 워크로드를 여러 인스턴스에 분산하므로 어느 한 인스턴스가 대량으로 워크로드를 처리할 필요가 없습니다.\

 

Elastic Load Balancing과 Amazon EC2 Auto Scaling은 별도의 서비스이지만 서로 연동하여 Amazon EC2에서 실행되는 애플리케이션이 뛰어난 성능과 가용성을 제공하도록 돕습니다.

=> 로드 밸런서가 트래픽을 여러 리소스에 분산 시키는 작업을 한다.

예: Elastic Load Balancing

수요가 적은 기간

다음은 Elastic Load Balancing이 어떻게 작동하는지 보여주는 예입니다. 고객 몇 명이 커피숍에 들어왔고 주문할 준비가 되었다고 가정해 보겠습니다.

 

계산대가 몇 개만 열려 있다면 이는 서비스가 필요한 고객의 수요와 일치합니다. 커피숍에서 고객이 없는 계산대를 열어 둘 가능성은 적습니다. 이 예에서는 계산대를 Amazon EC2 인스턴스로 생각할 수 있습니다.

 

수요가 많은 기간

하루 종일 고객의 수가 증가함에 따라 커피숍은 고객을 수용하기 위해 더 많은 계산대를 엽니다. 다이어그램에서 Auto Scaling 그룹이 이를 나타냅니다.

 

또한 커피숍 직원이 고객을 가장 적합한 계산대로 안내하여 주문이 열려 있는 계산대에 균등하게 분배될 수 있도록 합니다. 이 커피숍 직원을 로드 밸런서로 생각할 수 있습니다.

 

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메시징 및 대기열

모놀리식 애플리케이션 및 마이크로서비스

애플리케이션은 여러 구성 요소로 구성됩니다. 구성 요소는 서로 통신하여 데이터를 전송하고, 요청을 이행하고, 애플리케이션을 계속 실행합니다. 

 

구성 요소가 밀결합된 애플리케이션이 있다고 가정해 보겠습니다.

 

이러한 구성 요소에는 데이터베이스, 서버, 사용자 인터페이스, 비즈니스 로직 등이 포함될 수 있습니다. 이러한 유형의 아키텍처를 모놀리식 애플리케이션으로 볼 수 있습니다. 

 

애플리케이션 아키텍처에 대한 이 접근 방식에서는 한 구성 요소에서 장애가 발생하면 다른 구성 요소에서 장애가 발생하고, 심지어 전체 애플리케이션에서 장애가 발생할 수도 있습니다.

-> 긴밀하게 연결되어 하나가 오류가 나면 다른 구성 요소에서 장애가 발생한다. 

 

단일 구성 요소에 장애가 발생했을 때 애플리케이션 가용성을 유지할 수 있도록 마이크로서비스 접근 방식을 통해 애플리케이션을 설계할 수 있습니다.

마이크로서비스 접근 방식에서는 애플리케이션 구성 요소가 소결합됩니다. 이 경우 단일 구성 요소에 장애가 발생해도 다른 구성 요소들은 서로 통신하기 때문에 계속 작동합니다. 소결합 때문에 전체 애플리케이션에서 장애가 발생하는 것이 방지됩니다. 

=> 느슨한 결합으로 장애 발생을 줄인다 .

 

AWS에서 애플리케이션을 설계할 때 다양한 기능을 수행하는 서비스 및 구성 요소를 사용하여 마이크로서비스 접근 방식을 취할 수 있습니다. 다음 두 서비스는 애플리케이션 통합을 촉진합니다. Amazon Simple Notification Service(Amazon SNS) 및 Amazon Simple Queue Service(Amazon SQS).

=> SQS, SNS 로 느슨한 결합을 가능하게 할 수 있다.

 

Amazon Simple Notification Service(Amazon SNS)

Amazon Simple Notification Service(Amazon SNS)는 게시/구독 서비스입니다. 게시자는 Amazon SNS 주제를 사용하여 구독자에게 메시지를 게시합니다. 이는 커피숍에서 계산원이 음료를 만드는 바리스타에게 주문 사항을 전달하는 것과 비슷합니다.

=> 엔드 유저에게도 메시지를 줄 수 있다.

Amazon SNS에서 구독자는 웹 서버, 이메일 주소, AWS Lambda 함수 또는 그 밖의 여러 옵션이 될 수 있습니다. 

 

Amazon Simple Queue Service(Amazon SQS)

Amazon Simple Queue Service(Amazon SQS)는 메시지 대기열 서비스입니다. 

 

Amazon SQS를 사용하면 메시지 손실이나 다른 서비스 사용 없이 소프트웨어 구성 요소 간에 메시지를 전송, 저장, 수신할 수 있습니다. Amazon SQS에서는 애플리케이션이 메시지를 대기열로 전송합니다. 사용자 또는 서비스는 대기열에서 메시지를 검색하여 처리한 후 대기열에서 삭제합니다.

 

대기열을 추가해서 계산원과 바리스타 사이의 메시지를 

계산원이 주문을 대기열에 넣습니다. 이를 계산원과 바리스타 사이의 버퍼 역할을 하는 주문판이라고 생각할 수 있습니다. 바리스타가 쉬는 시간이거나 다른 주문으로 바쁘더라도 계산원은 계속해서 새 주문을 대기열에 넣을 수 있습니다. 

 

분리된 애플리케이션과 마이크로서비스의 경우, Amazon SQS를 사용하면 구성 요소 간에 메시지를 전송, 저장, 검색할 수 있습니다.

 

개별 구성 요소는 이러한 분리된 접근 방식을 통해 보다 효율적이고 독립적으로 작동할 수 있습니다.

 

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추가 컴퓨팅 서비스

서버리스 컴퓨팅

Amazon EC2에서 실행하려는 애플리케이션이 있는 경우 

1. 인스턴스(가상 서버)를 프로비저닝합니다

2. 사용자 코드를 업로드합니다.

3. 애플리케이션이 실행되는 동안 계속해서 인스턴스를 관리합니다.

서버리스 컴퓨팅에서 프로비저닝을 할 필요가 없다.

‘서버리스’라는 용어는 코드가 서버에서 실행되지만 이러한 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요가 없다는 뜻입니다. 서버리스 컴퓨팅을 사용하면 서버를 유지 관리하는 대신 새로운 제품과 기능을 혁신하는 데 더 집중할 수 있습니다.

=> 프로비저닝거나 관리할 필요가 없다는 뜻

 

서버리스 컴퓨팅의 또 다른 이점은 서버리스 애플리케이션을 자동으로 확장할 수 있는 유연성입니다. 서버리스 컴퓨팅은 처리량 및 메모리와 같은 소비 단위를 수정하여 애플리케이션의 용량을 조정할 수 있습니다. 

 

AWS Lambda

AWS Lambda는 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요 없이 코드를 실행할 수 있는 서비스입니다. 

 

AWS Lambda를 사용하는 경우 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용을 지불합니다. 코드를 실행하는 동안에만 요금이 부과됩니다. 사실상 모든 유형의 애플리케이션 또는 백엔드 서비스 코드를 실행할 수 있으며 이를 관리할 필요는 전혀 없습니다. 

 

예를 들어 간단한 Lambda 함수로 업로드되는 이미지의 크기를 AWS 클라우드에 맞춰 자동으로 조정하는 함수가 있을 수 있습니다. 이 경우 새 이미지를 업로드할 때 함수가 트리거됩니다. 

 

AWS Lambda 작동 방식

1. 코드를 Lambda에 업로드합니다.

2. AWS 서비스, 모바일 애플리케이션 또는 HTTP 엔드포인트와 같은 이벤트 소스에서 트리거되도록 코드를 설정합니다.

3. Lambda는 트리거된 경우에만 코드를 실행합니다.

4. 사용한 컴퓨팅 시간에 대한 요금만 지불합니다. 위의 이미지 크기 조정 예에서는 새 이미지를 업로드할 때 사용한 컴퓨팅 시간에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다. 이미지를 업로드하면 Lambda가 트리거되어 이미지 크기 조정 기능을 위한 코드를 실행합니다.

 

AWS에서는 컨테이너식 애플리케이션을 빌드하고 실행할 수도 있습니다.

컨테이너

컨테이너는 애플리케이션의 코드와 종속성을 하나의 객체로 패키징하는 표준 방식을 제공합니다. 보안성, 안정성, 확장성 요구 사항이 매우 중요한 프로세스 및 워크플로에도 컨테이너를 사용합니다.

단일 호스트 vs 여러개의 호스트

 

컨테이너 오케스트레이션 서비스는 컨테이너식 애플리케이션을 배포, 관리, 확장하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 다음에는 컨테이너 오케스트레이션을 제공하는 두 가지 서비스인 Amazon Elastic Container Service와 Amazon Elastic Kubernetes Service에 대해 알아보겠습니다.

 

Amazon Elastic Container Service(Amazon ECS)

Amazon Elastic Container Service(ECS)는 AWS에서 컨테이너식 애플리케이션을 실행하고 확장할 수 있는 확장성이 뛰어난 고성능 컨테이너 관리 시스템입니다. 

 

Amazon ECS는 Docker 컨테이너를 지원합니다. Docker는 애플리케이션을 신속하게 구축, 테스트, 배포할 수 있는 소프트웨어 플랫폼입니다. AWS는 오픈 소스 Docker Community Edition 및 구독 기반 Docker Enterprise Edition의 사용을 지원합니다. Amazon ECS에서는 API 호출을 사용하여 Docker 지원 애플리케이션을 시작 및 중지할 수 있습니다.

 

Amazon Elastic Kubernetes Service(Amazon EKS)

Amazon Elastic Kubernetes Service(Amazon EKS)는 AWS에서 Kubernetes를 실행하는 데 사용할 수 있는 완전 관리형 서비스입니다. 

 

Kubernetes는 컨테이너식 애플리케이션을 대규모로 배포하고 관리하는 데 사용할 수 있는 오픈 소스 소프트웨어입니다. 자원자로 구성된 대규모 커뮤니티에서 Kubernetes를 유지 관리하며, AWS는 Kubernetes 커뮤니티와 적극적으로 협력합니다. Kubernetes 애플리케이션의 새로운 기능이 릴리스되면 Amazon EKS로 관리되는 애플리케이션에 이러한 업데이트를 손쉽게 적용할 수 있습니다.

 

 

AWS Fargate

AWS Fargate는 컨테이너용 서버리스 컴퓨팅 엔진으로, Amazon ECS와 Amazon EKS에서 작동합니다.

 

AWS Fargate를 사용하는 경우 서버를 프로비저닝하거나 관리할 필요가 없습니다. AWS Fargate는 자동으로 서버 인프라를 관리합니다. 애플리케이션 혁신과 개발에 더 집중할 수 있으며, 컨테이너를 실행하는 데 필요한 리소스에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다.

=> 자동으로 서버 인프라 관리

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모듈 2 퀴즈

배치 처리 워크로드에 Amazon EC2 인스턴스를 사용하려고 합니다. 가장 적합한 Amazon EC2 인스턴스 유형은 무엇입니까?

Amazon EC2 예약 인스턴스의 약정 기간 옵션은 무엇입니까? (2개 선택)

총 6개월 동안 실행되며 중단을 견딜 수 있는 워크로드가 있습니다. 가장 비용 효율적인 Amazon EC2 구매 옵션은 무엇입니까?

다음 프로세스 중 Elastic Load Balancing의 예는 무엇입니까?

컨테이너식 애플리케이션을 배포하고 관리하려고 합니다. 어떤 서비스를 사용해야 합니까?