고가용성 아키텍처: 요구 사항 및 모범 사례

클라우드 컴퓨팅에서 고가용성이란 무엇인가요?

고가용성(HA) 클라우드 컴퓨팅에서 안정성이란 문제가 발생하더라도 서비스와 애플리케이션이 항상 가동되고 실행되도록 보장하는 것을 의미합니다. 여기에는 백업 시스템을 갖추고, 문제가 발생하면 자동으로 백업으로 전환하며, 다운타임을 방지하기 위해 리소스를 여러 위치에 분산하는 것이 포함됩니다. 이를 통해 사용자는 항상 중단 없이 서비스에 액세스할 수 있습니다.

고가용성 아키텍처란 무엇인가요?

고가용성 아키텍처는 하드웨어 또는 소프트웨어 장애, 네트워크 중단 또는 기타 장애가 발생하더라도 시스템 또는 애플리케이션을 항상 사용할 수 있고 사용자가 액세스할 수 있도록 보장하는 설계 방식입니다. HA 아키텍처는 다운타임을 최소화하고 시스템이 장애로부터 신속하게 복구하여 사용자와 비즈니스에 미치는 영향을 줄이는 것을 목표로 합니다.

HA 아키텍처에 사용되는 몇 가지 일반적인 기술은 다음과 같습니다:

• • 클러스터링: 여러 서버 또는 노드를 그룹화하여 중복성 및 장애 조치 기능 제공
  • 로드 밸런싱: 들어오는 트래픽을 여러 노드에 분산하여 단일 노드에 과부하가 걸리거나 단일 장애 지점이 되지 않도록 합니다.
  • 복제: 데이터 또는 서비스를 여러 노드에 복제하여 한 노드에 장애가 발생하더라도 계속 사용할 수 있도록 보장합니다.
  • 중복성: 장애 발생 시 항상 백업을 사용할 수 있도록 구성 요소 또는 시스템을 중복 구현하기
  • 내결함성: 하나 이상의 구성 요소에 장애가 발생하더라도 계속 작동하도록 시스템 설계
  • 자동 스케일링: 변화하는 워크로드 수요에 맞춰 노드를 자동으로 추가 또는 제거하여 시스템이 트래픽 또는 수요 증가를 처리할 수 있도록 보장합니다.
  • 재해 복구: 전체 시스템에 영향을 미치는 치명적인 장애 또는 재해로부터 복구하기 위한 계획 및 절차 구현

고가용성이 중요한 이유는 무엇인가요?

고가용성은 사용자, 고객, 비즈니스가 중요한 시스템, 애플리케이션, 서비스에 항상 액세스하고 사용할 수 있도록 보장합니다. 다음은 HA가 중요한 몇 가지 이유입니다:

• • 수익 보호: 다운타임은 특히 다음과 같은 경우 상당한 매출 손실을 초래할 수 있습니다. 전자상거래, 금융및 기타 온라인 비즈니스. HA는 시스템의 가용성을 유지하여 판매 및 수익 손실 위험을 최소화합니다.
  • 고객 만족: 사용자는 서비스와 애플리케이션에 연중무휴 24시간 액세스할 수 있기를 기대합니다. HA는 고객이 필요할 때 필요한 것에 액세스할 수 있도록 보장하여 전반적인 고객 만족도와 충성도를 향상시킵니다.
  • 비즈니스 연속성: HA는 장애가 발생하더라도 비즈니스가 원활하게 운영되도록 보장합니다. 이는 기술에 크게 의존하는 기업에게 매우 중요합니다.
  • 브랜드 평판: 잦은 다운타임이나 중단은 기업의 평판을 손상시키고 고객의 신뢰를 떨어뜨릴 수 있습니다. HA는 서비스를 항상 사용할 수 있도록 보장함으로써 긍정적인 브랜드 이미지를 유지하는 데 도움이 됩니다.
  • 생산성 향상: HA는 직원들이 업무 수행에 필요한 도구를 확보하여 장애물을 방지하고 생산성을 극대화할 수 있도록 지원합니다.

고가용성은 어떻게 작동하나요?

고가용성이 어떻게 작동하는지 설명하기 위해 연중무휴 24시간 이용 가능해야 하는 바쁜 이커머스 웹사이트가 포함된 시나리오를 상상해 보겠습니다.

이 특정 웹사이트는 여러 서버에서 운영되므로 한 서버에 장애가 발생하면 다른 서버가 즉시 이를 인수하여 사이트가 원활하게 운영됩니다. 이러한 서버는 여러 위치의 여러 데이터 센터에 분산되어 있으므로 한 데이터 센터에 문제가 발생하더라도 웹사이트는 계속 운영됩니다.

이 시나리오에서는 자동화된 장애 조치 시스템이 서버 문제를 감지하고 수동 개입 없이 사용자를 백업 서버로 신속하게 전환합니다. 로드 밸런서는 모든 서버에 트래픽을 고르게 분산하여 단일 서버에 과부하가 걸리지 않도록 합니다.

서버 이중화, 지리적 분산, 자동 장애 조치, 부하 분산 등의 방법을 사용하여 바쁜 이커머스 웹사이트의 안정성과 접근성을 유지함으로써 사용자에게 원활한 경험을 제공하고 좋아하는 제품에 항상 액세스할 수 있도록 보장합니다.

고가용성 대 재해 복구

고가용성과 재해 복구는 IT 및 비즈니스 연속성 계획에서 서로 연관되어 있지만 별개의 개념입니다. 다음은 HA와 DR의 차이점을 정리한 표입니다:

HA는 특정 시스템이나 애플리케이션의 지속적인 운영을 보장하는 반면, DA는 재해 발생 후 중요한 비즈니스 운영 및 시스템을 복구하는 것입니다.

고가용성 개념

고가용성 아키텍처는 가동 중단 시간을 최소화하면서 시스템을 운영하기 위해 몇 가지 핵심 개념에 의존합니다. 이러한 개념은 다음과 같습니다:

중복성: 중요한 구성 요소의 여러 인스턴스를 사용하여 하나에 장애가 발생하면 다른 구성 요소가 이를 대신할 수 있도록 합니다.

장애 조치: 주요 구성 요소에 장애가 발생하면 백업 시스템으로 자동 전환하여 지속적인 서비스 보장

로드 밸런싱: 단일 서버에 과부하가 걸리지 않도록 트래픽을 서버 전체에 고르게 분산합니다.

지리적 분포: 자연 재해와 같은 국지적인 장애로부터 보호하기 위해 여러 위치에 리소스 분산 배치

자동 스케일링: 현재 수요에 따라 리소스 수 조정하기 트래픽 급증을 처리하고 성능을 최적화하기 위해

모니터링 및 알림: 시스템 상태를 지속적으로 추적하고 신속한 문제 해결을 위한 알림 전송

데이터 백업 및 복제: 정기적으로 데이터를 백업 및 복제하여 손실 방지 및 가용성 보장

건강 상태 확인 및 자가 치유: 시스템을 정기적으로 테스트하고 문제를 자동으로 수정하여 수동 개입을 최소화합니다.

이러한 개념은 안정적이고 지속적인 서비스를 유지하기 위해 함께 작동합니다.

고가용성 요구 사항 및 모범 사례

고가용성을 달성하려면 장애나 중단이 발생하더라도 시스템이 탄력적이고 안정적이며 지속적으로 운영될 수 있도록 보장하는 전략과 모범 사례를 구현해야 합니다. 이러한 구현에는 이중화, 지리적 분산, 자동화 및 정기적인 모니터링의 조합이 포함됩니다. 다운타임을 최소화하고 일관된 서비스 가용성을 유지하는 고가용성 아키텍처를 구축하기 위한 핵심 단계는 다음과 같습니다.

고가용성을 달성하는 방법 

HA를 달성하려면 몇 가지 핵심 전략에 집중하여 시스템이 항상 작동할 수 있도록 하세요:

• • 중복 리소스 사용: 배포 서버, 데이터베이스 및 중요 구성 요소의 여러 인스턴스 를 사용하여 단일 장애 지점을 방지합니다. 이렇게 하면 한 부품에 장애가 발생하더라도 다른 부품이 즉시 이를 대체할 수 있습니다.
  • 여러 위치에 배포하기: 리소스를 여러 데이터 센터 또는 지역에 분산하여 정전이나 자연 재해와 같은 국지적인 장애로부터 보호하세요.
  • 자동 장애 조치 및 부하 분산 구현: 장애 발생 시 백업 리소스로 전환하는 자동 장애 조치 시스템을 설정하고 부하 분산 장치를 사용하여 서버 간에 트래픽을 분산하여 성능과 가용성을 균일하게 유지합니다.
  • 지속적으로 모니터링합니다: 모니터링 도구를 사용하여 문제를 조기에 감지하고 잠재적인 문제에 대한 알림을 설정하여 신속하게 문제를 해결할 수 있습니다.
  • 정기 백업 및 테스트: 중요한 데이터를 정기적으로 백업하고 HA 설정을 테스트하여 장애 조치 메커니즘과 복구 프로세스가 효과적으로 작동하는지 확인하세요.

이러한 핵심 영역에 집중함으로써 다운타임을 최소화하고 사용자에게 일관된 서비스를 제공하는 안정적이고 가용성이 높은 클라우드 인프라를 구축할 수 있습니다.

가용성 측정 방법

가용성 측정에는 주어진 기간 동안 시스템, 서비스 또는 애플리케이션이 작동하고 사용자가 액세스할 수 있는 시간의 비율을 계산하는 것이 포함됩니다. 가용성은 일반적으로 백분율로 표시되며, 시스템이 얼마나 자주 가동되고 실행되는지를 나타냅니다.

가용성 측정

• • 가용성 공식 이해
    다음 공식을 사용하여 가용성을 계산할 수 있습니다:
    

• • 가동 시간: 시스템이 작동하고 사용 가능한 총 시간
  • 다운타임: 시스템을 사용할 수 없거나 예상대로 작동하지 않은 총 시간입니다.
  • 측정 기간 정의
    가용성을 측정할 특정 기간(예: 시간, 일, 월 또는 연도)을 선택합니다. 이 기간을 통해 시간 경과에 따른 시스템 성능을 이해하고 가용성의 패턴이나 추세를 파악할 수 있습니다.
    
  • 가동 시간 및 다운타임 모니터링 및 기록
    모니터링 도구와 소프트웨어를 사용하여 시스템의 가동 시간과 다운타임을 지속적으로 추적하고 기록하세요. 이러한 도구는 가동 중단, 성능 문제, 다운타임을 유발하는 모든 인시던트를 자동으로 감지할 수 있습니다.
  • 다운타임 계산
    선택한 기간 동안의 총 다운타임을 결정합니다. 다운타임에는 계획된 중단(예: 유지 관리)과 계획되지 않은 중단이 모두 포함됩니다. 계획되지 않은 다운타임은 가용성 메트릭의 초점이 되는 경우가 많지만 각각에 대해 별도의 메트릭을 계산할 수도 있습니다.
  • 가용성 백분율 계산
    가동 시간과 다운타임의 값을 가용성 공식에 대입하여 백분율을 계산합니다. 예를 들어 시스템이 한 달에 30분(43,200분) 동안 다운된 경우, 이 공식은 다음과 같습니다:

• • 가용성 대상 결정
    계산된 가용성을 목표 또는 서비스 수준 협약(SLA)과 비교합니다. HA 시스템의 일반적인 목표는 '99.9991%' 또는 99.999% 가용성으로, 이는 연간 다운타임이 5.26분 미만이라는 의미입니다.

일반적인 가용성 메트릭

• • 쓰리 나인즈(99.9%): 연간 다운타임 8.76시간 미만
  • 포 나인즈 (99.99%): 연간 다운타임 52.56분 미만
  • 파이브 나인즈(99.999%): 연간 다운타임 5.26분 미만

가용성 측정에는 간단한 공식을 사용하여 가동 시간 비율을 계산하고 시스템을 지속적으로 모니터링하는 것이 포함됩니다. 이 메트릭을 추적함으로써 시스템이 가용성 목표를 얼마나 잘 충족하는지 평가하고 개선이 필요한 부분을 파악할 수 있습니다.

주요 요점 및 리소스

고가용성을 보장하려면 중요한 구성 요소에 백업 인스턴스를 사용하고 장애 조치를 자동화하여 다운타임을 최소화하는 등 이중화에 집중하세요. 로드 밸런싱을 구현하여 트래픽을 분산하고 여러 위치에 리소스를 분산하여 국지적인 장애로부터 보호하세요. 자동 확장을 사용하여 수요 변동을 처리하고, 시스템 상태를 지속적으로 모니터링하며, 정기적으로 데이터를 백업 및 복제하세요. 또한 장애 조치 프로세스를 테스트하고 자가 복구 메커니즘을 통합하여 문제를 즉시 해결하세요.

리소스

이 주제에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하세요:

• • 카우치베이스 애널리틱스에서 고가용성으로 항상 사용 가능한 실시간 데이터
  • Google Cloud Platform에서 고가용성을 위한 Couchbase 배포 - 1부
  • Google Cloud Platform에서 고가용성을 위한 Couchbase 배포 - 2부
  • 분산 데이터베이스: 개요
  • 데이터 센터 간 복제(XDCR) - Couchbase 제품