클라우드 네이티브 아키텍처: 현대 개발의 미래

클라우드 네이티브는 이미 소프트웨어 개발의 미래임이 입증되었습니다. 2025년까지 엔터프라이즈 앱의 80%가 클라우드 기반이거나 클라우드 네이티브 앱으로 전환 중일 것입니다.

IT 부서는 비용을 절약하고 설계를 오프사이트에서 안전하게 유지하기 위해 클라우드로 마이그레이션하고 있습니다. 그런 전환을 고려하기 전에, 그러한 애플리케이션 뒤의 아키텍처를 이해해야 합니다.

클라우드 네이티브 아키텍처란 무엇인가?

클라우드 네이티브 애플리케이션은 클라우드 컴퓨팅 인프라에서 실행되는 컨테이너에 패키징된 마이크로서비스로 구성됩니다. 이러한 애플리케이션은 클라우드에서 개발, 테스트, 배포됩니다. 따라서 프라이빗, 퍼블릭, 하이브리드 또는 멀티 클라우드 인프라에서 실행됩니다.

클라우드 네이티브 애플리케이션은 마이크로서비스 아키텍처 설계를 가집니다. 이는 함께 작동하는 느슨하게 결합된 서비스의 모음입니다. 각 서비스는 고유한 기능을 가지며 독립적인 구성 요소를 나타냅니다. 컨테이너 오케스트레이션 시스템은 이러한 재사용 가능하고 탄력적이며 확장 가능한 기능 모델을 관리합니다. 이러한 시스템이 갖춰지면 클라우드 네이티브 애플리케이션은 필요에 따라 리소스를 추가하거나 제거하여 수평적으로 확장할 수 있습니다.

클라우드 네이티브 아키텍처를 사용하여 앱을 개발하고 실행한다는 것은 다양한 플랫폼과 클라우드 공급자와 호환됨을 의미합니다. 이는 비즈니스에 필요한 유연성과 활용할 수 있는 다양한 리소스를 제공합니다. 예를 들어, phoenixNAP의 베어 메탈 클라우드는 기존 인프라와 통합할 수 있는 클라우드 네이티브 준비 IaaS 플랫폼입니다.

이러한 시스템은 개발자에게 지속적인 통합과 지속적인 배포를 보장하는 플랫폼을 제공합니다. 클라우드 네이티브 아키텍처 원칙에 따라 애플리케이션을 설정함으로써 개발자는 다운타임이나 가용성에 대한 걱정 없이 사용자 경험 개선과 새 기능 추가에 집중할 수 있습니다.

클라우드 네이티브 설계 유형

• 기본(Basic). 기본 클라우드 네이티브 설계는 시스템을 클라우드에서 주기적으로 백업합니다. DNS를 통해 애플리케이션에 연결합니다. DNS는 로드 밸런서 중 하나에 접근하여 앱으로 안내합니다. 핵심 데이터는 애플리케이션과 통신하는 마스터 및 슬레이브 데이터베이스에 보관됩니다.
• 멀티 클라우드(Multi-cloud). 하나의 애플리케이션 구성 요소가 여러 클라우드 플랫폼에서 실행될 수 있습니다. DNS를 통해 접근합니다. 이러한 설정은 중복 시스템을 요구하지 않습니다. 데이터는 귀사의 플랫폼에 저장되면서 구성 요소는 여러 환경에서 작동합니다.
• 하이브리드(Hybrid). DNS를 통해 애플리케이션에 접근합니다. DNS는 로드 밸런서 중 하나에 연결하여 앱으로 안내합니다. 앱이 마스터 데이터베이스로 푸시하는 동안, 레플리카는 슬레이브 데이터베이스, 다른 클라우드 플랫폼, 또는 귀사의 건물에 저장됩니다.

클라우드 네이티브 아키텍처의 5가지 원칙

클라우드 네이티브 아키텍처를 기반으로 애플리케이션을 설계하고 실행하려면 최적의 성능과 빠른 제공을 보장하기 위해 특정 원칙을 따라야 합니다.

자립적 컨테이너(Self-Reliant Containers)

클라우드 네이티브 아키텍처는 특정 마이크로서비스에 필요한 모든 것(라이브러리, 종속성, 경량 런타임)을 담는 컨테이너로 구성됩니다. 격리된 컨테이너 내에 모든 요구 사항이 패키징되어 있어 개발자는 한 환경에서 다른 환경으로 신속하게 이동할 수 있습니다.

이러한 이동성과 독립성은 외부화된 구성의 결과이기도 합니다. 컨테이너 자체는 특정 환경에 구성된 불변 인프라를 가집니다.

가장 일반적으로 사용되는 컨테이너 기술은 Docker이며, Kubernetes는 컨테이너화된 애플리케이션을 배포, 확장, 관리하는 데 사용됩니다.

상호 작용과 협업을 위해 설계된 관리형 서비스(Managed Services Designed for Interaction and Collaboration)

클라우드 네이티브 서비스는 서로 및 서드파티 애플리케이션과 통신해야 합니다. 클라우드 네이티브 앱은 RESTful API 같은 API를 사용하여 서비스와 외부 애플리케이션 또는 레거시 프로그램 간의 통신을 설정합니다.

내부 통신 및 관리의 경우, 마이크로서비스는 모든 내부 통신을 처리하는 전용 인프라 계층을 추가할 가능성을 제공합니다. 이 계층을 서비스 메시(service mesh)라고 합니다. 그 주된 역할은 클라우드 네이티브 아키텍처 내에서 서비스를 연결, 보안, 관찰하는 것입니다. Istio가 가장 인기 있는 선택인 다양한 오픈 소스 서비스 메시 구현이 있습니다.

상태 비저장 및 확장 가능한 구성 요소(Stateless and Scalable Components)

클라우드 네이티브 아키텍처는 애플리케이션이 상태 독립적인 구성 요소를 가지도록 요구합니다. 이는 상태를 외부적으로 저장하므로 서비스 내의 모든 인스턴스가 주어진 요청을 처리할 수 있음을 의미합니다. 분산 클라우드 네이티브 애플리케이션을 설계할 때는 가능한 한 많은 상태 비저장 구성 요소를 원합니다.

데이터 지속성이나 세션을 유지하지 않음으로써 시스템은 쉽게 확장, 복구, 롤백, 로드 밸런싱할 수 있습니다. 워크로드에 따라 클라우드 네이티브 앱은 필요할 때 인스턴스를 추가 및 제거하여 수평적으로 확장합니다. 또한 상태 비저장 특성은 개발자가 교체 인스턴스를 스핀업하여 최소 다운타임으로 기존 인스턴스를 복구할 수 있게 합니다. 상태 비저장 구성 요소로는 이전 버전으로 롤백하거나 인스턴스 간 로드 밸런싱도 더 간단합니다.

자동화된 프로세스 및 CI/CD 파이프라인(Automated Processes and CI/CD Pipeline)

클라우드 네이티브 시스템의 주요 이점 중 하나는 인프라를 더 쉽게 자동화할 수 있다는 것입니다. 개발자는 더 빠른 복구, 확장, 배포를 위해 CI/CD 파이프라인을 통해 자동화를 활용할 수 있습니다. 따라서 빌드, 테스트, 배포는 자동화되어야 합니다. 또한 롤백, 카나리 배포, 스케일 업/다운, 모니터링, 복구는 모두 자동화할 수 있는 프로세스입니다.

탄력적인 아키텍처(Resilient architecture)

앱 개발의 주요 초점은 탄력적인 애플리케이션 설계입니다. 고가용성과 효율적인 재해 복구 계획을 갖춘 시스템을 구축하고 구성하는 것이 포함됩니다. 실패는 불가피하므로, 미래의 잠재적 문제를 다루는 최선의 방법은 미리 계획하는 것입니다.

마이크로서비스 중심의 클라우드 네이티브 아키텍처는 탄력성을 보장하는 강력한 시스템을 제공합니다. 자동 복구와 상태 비저장 확장 가능 구성 요소를 통해 필요할 때 여러 인스턴스가 작업을 인수할 수 있습니다. 따라서 다운타임을 최소화하고 앱을 계속 실행하여 최상의 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.

클라우드 네이티브 아키텍처의 이점과 단점

클라우드 네이티브 애플리케이션의 기본 원칙과 아키텍처에 대해 배운 후, 주요 장점과 잠재적 어려움을 살펴봅니다.

이점:

• 느슨하게 결합된 마이크로서비스로 개발자는 전체 앱에 영향을 주지 않고 각 마이크로서비스를 독립적으로 작업할 수 있습니다.
• Kubernetes 같은 컨테이너 오케스트레이션 플랫폼을 사용하면 전체 애플리케이션을 분해하지 않고도 버그를 찾을 수 있어 문제 해결이 단순화됩니다.
• 마이크로서비스는 플랫폼에 구애받지 않으므로 애플리케이션 요구 사항에 가장 적합한 언어와 프레임워크로 작성할 수 있습니다.
• 중앙 컨테이너 오케스트레이터는 수요 기반의 자동 스케줄링과 리소스 할당을 관리하여 성능을 개선합니다.
• 비즈니스는 단일 공급자에 의존할 필요가 없습니다. 마이크로서비스 아키텍처는 멀티 클라우드 또는 하이브리드 클라우드 전략을 채택할 수 있게 합니다.

단점:

• 팀은 마이크로서비스의 CI/CD를 보장하기 위해 DevOps 파이프라인을 구축하고 적응해야 합니다.
• 빠른 확장과 클라우드 네이티브 아키텍처의 동적 특성으로 인한 보안 위험 때문에 마이크로서비스를 모니터링하고 관리해야 합니다.
• 일부 마이크로서비스는 특정 운영 체제나 머신에 종속되게 만드는 특정 기능을 요구할 수 있습니다.

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