Deployment techniques for cloud native

Build Your Own Cloud
2019.06
㈜ 아콘소프트 정철
정보관리기술사
Deployment Techniques for
Cloud Native

2
목 차
1. Cloud Native Computing 소개
2. Cloud Native Application 도입전략
3. PaaS를 이용한 DevOps운영
4. Cloud 상호운용성

4
Copyright © 2019 ACORNSOFT. All Rights Reserved
Cloud Native Computing
Private
Cloud
IaaS
PasS
SaaS
Public
Cloud
Hybrid
Cloud
다양한 역동적인 환경에서 확장가능한 어플리케이션을 개발하고 실행하는 능력을 조직에게 제공.
이 기술을 통해 서비스 회복력과 효율적관리 및 측정 가능한 느슨하게 연결된(Loosely coupled) 시스템 구현
강력한 자동화와 결합하여 엔지니어는 큰 영향도 변경사항을 최소한의 노력으로 예측가능 하게 반복적 적용가능
Container
Service Mesh
immutable
infrastructure
APIs
Micro
Services
서비스 회복력
효율적 관리
서비스 측정
Orchestration
Robust Automation
다양한 클라우드 환경 Cloud Native Technologies Loosely coupled System
민첩성,
생산성 향상
예측가능 반복적 적용
유연한 확장
Streaming&
Messaging
Observability
& Analysis Serverless

5
Copyright © 2019 AcornSoft All Rights Reserved
Cloud Native Computing Foundation
Cloud Native Computing Foundation이 클라우드 네이티브 관련 오픈소스를 통합 관리하고 정책/표준을
협의 관련 생태계를 성장시키기 위해 활동 중. 기존 글로벌 클라우드 공급자와 기술 기업들 다수 참여
The Cloud Native Computing Foundation seeks to
drive adoption of this paradigm by fostering and
sustaining an ecosystem of open source, vendor-
neutral projects. We democratize state-of-the-art
patterns to make these innovations accessible for
everyone

6
CNCF Trail Map & Landscape
https://landscape.cncf.io/images/landscape.png

7
CNCF Reference Architecture
Application Definition / Development
Orchestration & Management
Runtime
Provisioning
Infrastructure (Bare Metal/Cloud)
https://docs.google.com/presentation/d/1uMw2wkK0ubmc3khxqIuxK_rLK_wN89tNCnK7gDmTGR8/edit#slide=id.g15843037bc_2_6
End user reference stack Cloud Native Reference Architecture

8
Cloud Native Computing 환경으로의 전환

9
Cloud Native Computing Technology : Docker
하이퍼바이저(Hypervisor)없이 리눅스 컨테이너(Linux Container, LXC) 기술을 바탕으로 애플리케이션을 격리된
상태에서 실행하는 가상화 솔루션

10
• 컨테이너는 동일한 OS내에서
독립적인 자원을 보장받아 컨테이너
간 영향없이 독립적으로 실행
• Layer 구조로 Application 구성 정보의
버전관리 및 다양한 조합이 가능
• Application 단위의 형상관리기능 제공
- App Composition & Roll back 편리

11
Docker
Image
Development Server Image registry
Docker
Image
Container
Production Server
Image
1. Docker build and
Push image 명령
개발자
2. Docker build image 3. Docker pushes
image to registry
4. docker image를 production
서버에 배포 요청
5. docker pulls
image from registry
6. docker
container image
실행
로컬 개발서버에서 빌드된 도커 이미지는 레지스트리에 저장되어 상용서버 배포시 도커 데몬에서
이미지를 가져와 실행시킴.
개발,상용 환경에서의 동일한 실행환경 제공(이식성, 표준화)

12
Cloud Native Computing Technology : Kubernetes
컨테이너화 된 애플리케이션의 배포와 스케일링과 관리를 자동화하는 오픈 소스 플랫폼(CNCF)
- 컨테이너 오케스트레이션 기능 제공
스케줄링, 리소스 관리, 서비스 디스커버리, 오토스케일링, 롤링업데이트, 셀프힐링, 저장소 오케스트레이션 등

13
Application deployment in K8S

14
Application deployment in K8S
Replicas: 3
Template: pod
Image: nginx:1.7
1. Deployment
container
Pod
Replicas: 3
Template: pod
Image: nginx:1.7
container
Pod 1
container
Pod 2
container
Pod 3
ReplicaSet A
container
Pod
Replicas: 3
Template: pod
Image: nginx:1.9
container
Pod
Replicas: 3
Template: pod
Image: nginx:1.7
container
Pod
container
Pod1
container
Pod2
container
Pod3
Replicas: 3
Template: pod
Image: nginx:1.9
container
Pod
container
Pod1
container
Pod2
container
Pod3
ReplicaSet A ReplicaSet B
2. Update
K8S에서 Deployment 방식으로 배포시 pod의 상태를 관리하는 replicaset이 생성되어 지정된 pod의 개수를
유지관리
업데이트시 새로운 pod를 관리하는 replicaset이 생성되어 rolling-update방식으로 서비스중단을 최소화.

15
Container Orchestration의 장점

16
Cloud native computing 환경에서 Pipeline

17
Cloud Native Computing Technology : ANSIBLE
패키지 설치/배포, 오케스트레이션(서버,네트워크,로드밸런스,방화벽등 설정 및 배포), 구성 관리 도구 제공
Yaml 형식 scripts 생성 후 실행

18
Cloud Native Computing Technology : Terraform
다양한 인프라(퍼블릭/프라이빗 클라우드,베어베탈, 의 생성, 변경, 버전을 관리하는 오픈소스 도구 .
- Infrastructure as Code, Execution Plans, Resource Graph, Change Automation
.tf or json 형식 scripts 생성 후 실행

19
Cloud Native Computing Technology : Istio
•서비스 매쉬, 마이크로서비스 연동, 트래픽 흐름, 정책 적용, 측정 데이터 수집에 관한 자동화 된 방법을
제공하는 오픈 플랫폼
•Kubernetes 및 범용 사용가능
https://istio.io/docs/concepts/what-is-istio/ 참조

20
Cloud Native Computing Technology : Spinnaker
http://www.tothenew.com/blog/introduction-to-spinnaker-global-continuous-delivery/
• 멀티 클라우드 환경을 지원하는 지속적인 통합(CI/CD) 플랫폼
• 넷플릭스에서 오픈소스로 공개, Kubernetes, openstack등 지원

21
Cloud Native Computing Technology : Prometheus
쿠버네티스 및 애플리케이션, 서버,OS 등 지표수집 및 모니터링(CNCF) 오픈소스 모니터링 플랫폼
- Grafana Web UI 연동 시각화 제공
https://prometheus.io/docs/introduction/overview/참조

22
Cloud Native Computing Technology : Logstash & Elastic Search
Logstash: 동적 데이터 수집 파이프라인 도구
Elasticsearch: JSON 문서 기반의 분산형 검색 및 분석 엔진 (데이터 검색, 분석, 저장)
Kibana: 데이터를 시각화하고 Elastic Stack의 모든 기능을 구성 및 관리할 수 있는 확장형 UI 도구(데이터시각화
탐색)
https://medium.com/oneclicklabs-io/streaming-spring-boot-application-logs-to-elk-stack-part-1-a68bd7cccaeb 참조
정형, 비정형 데이터 로그 수집 및 검색, 분석 기능을 제공하는 오픈소스 도구

23
Cloud Native Computing Technology : Helm
• Kubernetes에서 container application을 쉽고 간편해서 배포할 수 있는 Package manager.
Helm
Chart
Repository
Master Node Worker Node
Tiller
API Server
Pods
SVC
Secrets
Init1
�
�
Init
3�
�
2�
�
4��
Search (chart)
5. Helm release
Install (chart)

24
Cloud Native Computing Technology : Operator
• Kubernetes에서 container application의 Packaging, Deploying, Managing 기능 제공
https://coreos.com/operators/

25
Cloud Native Computing Technology : Submariner
• 두개의 Kubernetes Cluster를 연결하여 하나의 Cluster로 사용할 수 있도록 기능을 제공하는 Tool(Alpha ver.)
https://github.com/rancher/submariner
•submariner (Deployment)
•submariner-route-agent (DaemonSet)

2. Cloud Native Application 도입전략

27
Cloud Native Application Guide
Cloud Native Application 가이드 예
(The Twelve-Factor Apps)

28
컨테이너 전환 후, 마이크로서비스로 단계별 전환
Cloud Native – Application 도입방안

29
단계별 마이크로서비스 전환에 맞춰 컨테이너 전환
Cloud Native – Application 도입방안

30
Cloud Native – Application 도입방안: MSA 프로세스
• 마이크로서비스로 분리해 낼
부분을 선택하고, 해당
서비스에 대한 기술 Stack을
선정
• 마이크로서비스의 기본적인
서비스 처리 및 데이터 처리
Logic을 개발
서비스
분리 단위
선정
마이크로
서비스
개발
커뮤니케
이션 부하
처리 설정
기존
시스템
재구조화
및 서비스
통합
검수 운영
• 마이크로서비스 이용 패턴과
부하 요건에 따라
커뮤니케이션 기능을 정교화
• 개발된 신규 마이크로서비스와
연동하도록 기존 시스템 수정
및 서비스 통합 처리
• 최종적인 내외부 네트워크 및
부하 시험 후 실제 서비스
제공 운영 환경에 배포

31
Cloud Native – Application 도입방안: MSA 프로세스
어플리케이션이 백엔드
데이터와 어떻게
interaction하는지 분석
DB를 서로 다른 테이블로
분리
NoSQL DB로 전환(필요시)
배포된 마이크로서비스 전용
DB 개발
데이터
DB 통합
DB 상의 중복 데이터 제거
데이터 갱신 및 관리
데이터 소유권, 모듈 호출
의존성, 부하 이슈에 기반한
마이크로서비스 후보 도출
마이크로서비스 전환시 효과
평가에 기반한 우선 순위
설정
선택된 마이크로서비스에
대한 기술 Stack 결정
1.서비스 분리
단위 선정
신규
마이크로서비스
코드 개발
별도 WARfile
형상으로
컨테이너로
배포
API G/W에
서비스 연결
UI로 서비스
연결
보안 기능
적용
2. 마이크로서비스
개발
시스템에서
동기적/비동기적
커뮤니케이션 식별
커뮤니케이션에 대해
이벤트 처리 혹은
메시지 호출 등의
기법 선택
서비스 레지스트리
등록 및 로드 밸런싱
설정
API 호출 과부하시
Graceful 동작 확인
3. 커뮤니케이션
부하 처리 설정
내부망/외부망
커뮤니케이션 시험
자원 사용량 시험 시스템 유지 보수
5. 검수 운영
마이크로서비스
분리시
기존 호출 코드의
변경 부분 식별
사용하지 않는 코드
제거
마이크로서비스를
호출하도록 기존
코드를
리팩터링
4. 기존 시스템
재구조화 및 서비스 통합
마이크로서비스와의
커뮤니케이션 통합
시험

32
Cloud Native – Application 도입방안: MSA 수행 전략
아키텍처 전환
이슈 파악
데이터 소유권에 따른
분할 타당성 식별
모듈 호출
의존성에 기반한
부하 이슈에 기반한
CI/CD 채택
통합 모니터링
S/W 분할
데이터 분리
서비스
등록&연결
클러스터 구성
데이터 전환
컨테이너
오케스트레이션
도구 도입
애플리케이션
전환
API 호출
관리
설정 정보 분리
기존 시스템 분석을 통한
MSA 전환 이슈 및 범위
식별
마이크로서비스로의 점진적 분할
컨테이너 전환
반복
컨테이너 운영
환경 도입
컨테이너
배포/테스트
전략 수립 실행

33
Cloud Native – Application 도입방안 : 전략 수립 단계
분류 방안 설명
기존 시스템 분석을 통한 MSA
전환 이슈 및 범위 식별
아키텍처 전환 이슈 파악
• 현재의 Technology Stack (언어, DB, 미들웨어, 라이브러리, 솔루션
등)을 파악하여 마이크로서비스 이행시 발생할 수 있는 이슈 식별
• 필요시 Technology Stack에 대한 변경 및 신규 도입에 대한 요건
식별
데이터 소유권에 따른 분할
타당성 식별
• 특정 소유자에 의해서만 수정되거나 생성되는 데이터가 있는지
식별한 후, 동일한 소유자에 속한 데이터 묶음과 그와 관련된
비즈니스 로직을 식별
• 향후 마이크로서비스로의 점진적 분할 단계에서 독립적인
마이크로서비스 후보로 식별
모듈 호출 의존성에 기반한
• 여러 모듈에서 공통적으로 사용되면서 I/F는 잘 변화하질 않지만
내부 구현 코드가 변경될 가능성이 높은 경우 독립적인
부하 이슈 파악
• 현재 시스템에서 성능 상 병목이 되는 모듈을 파악하여 독립적인
컨테이너 운영 환경 도입
컨테이너 오케스트레이션
도구 도입
• K8s (Kubernetes)에 대한 상세 지식이 없어도 웹 UI를 통해서
개발/운영자가 손쉽게 컨테이너를 관리할 수 있는 도구 도입
클러스터 구성
• 컨테이너를 동작시킬 노드, 네트워크, 공유 스토리지, 보안 등
인프라 구성
CI/CD 채택
• 코드 repositor가 변경될 때마다 서비스별 지속적인 통합 작업이
자동 실행
• 코드 repository 에서 새로운 코드를 가져오고, 테스트하고,
결과물을 만들어 실제 운영 환경에도 배포

34
Cloud Native – Application 도입방안 : 실행 단계
분류 방안 설명
컨테이너 전환
애플리케이션 전환
• 애플리케이션의 컨테이너 기반 구성
• 컨테이너 배포 이미지 빌드 및 Registry에 등록
데이터 전환
• Persistent Volume 설정
• 필요 시, 데이터 변환 수행
• 데이터 정합성 확인
컨테이너 배포 / 테스트
• 컨테이너의 클러스터로의 배포
• 기능 및 성능 테스트
마이크로서비스로의 점진적
분할
S/W 분할
• 마이크로서비스 단위로 분리한 후, 각 서비스 단위별로
최적화된 기술을 사용하여 Code 개발
데이터 분할
• 특정 데이터가 특정 마이크로서비스에서만 생성되고 수정될
경우, 해당 마이크로서비스에서만 접근할 수 있도록
데이터를 분리
설정 분리
• 하드 코딩되어 있는 설정 정보의 경우 환경 변수나 별도의
설정 정보 관리 솔루션을 사용하도록 변경
서비스 등록 & 연결
• 서비스 호출 관계가 있는 서비스 사이에서 서비스 주소를
동적으로 발견할 수 있도록 서비스 레지스트리에 등록
API 호출 관리
• 서비스에 대한 API 호출을 통합 모니터링하고 관리할 수
있는 컴포넌트 도입
통합 모니터링 통합 모니터링
• 서비스들의 수행 상태 및 이상 현상을 웹 기반으로 손쉽게
모니터링할 수 있는 환경 구축

35
예시: 컨테이너를 이용한 신규 어플리케이션의 마이크로 서비스 아키텍처 구성
Mobile
App
Browser
Rest
API
Micro
Service
(API Gateway)
Micro
Service
(Account)
Rest
API
Micro
Service
(Inventory)
Rest
API
Micro Service
(Account DB)
Micro Service
(Inventory DB)
Micro
Service
(Storefront
WebApp)
Web
Micro
Service
(Shipping)
Rest
API
Micro Service
(Shipping DB)
어플리케이션 소스
Sample Microservice Architecture
각 기능 서버의 기능과 상호 연동 및 배포 정보를 고려 아키텍처를 구성하고 마이크로 서비스 구성을 합니다.
어플리케이션
리소스 정보 생성
배포 작업 생성
마이크로 서비스
서버 등록
배포 파이프라인 설정(CI/CD)
마이크로 서비스 서버
ConfigMap/Secret 정보 등록
환경정보 등록
마이크로 서비스
기능 개발(컨테이너)
• 마이크로 서비스 소스 레벨 구현
• 서버 배포 순서 설(ex. DB->WAS->WEB)
• 이름, 버전, 컨테이너 이미지, 리소스할당, 환
경 정보 설정
• 어플리케이션 환경 설정 정보 등록
ex) log level, service policy
컨테이너 빌드 파이프라
인을 통한 이미지 생성 및
등록
어플리케이션 필요 CPU,
Memory, Storage 설정
마이크로 서비스 서버 배포
정보 생성
배포 순서 별 서버 정보등록
- name, version, image,
resource, env. Config.
어플리케이션 환경 정보 등록
- application properties

3. PaaS을 이용한 DevOps 운영

37
PaaS을 이용한 DevOps 운영

38

39

40

41

42

43

44

46
서비스 배포/운영 방식의 다양화, 상호 운용 기술의 필요성
Resource managerDeployment manager
Cloud Provider 1 Cloud Provider 2 Cloud Provider 3
AS-IS
To-Be
….
서비스 프로바이더 별, 오픈 소스기반 인프라 배포 관리/도구, 제공하나 서비스 간 어플리케이션, 데이터 이동을
위한 상호운영성을 지원하는 기술은 아직 초기 단계
Application
Data

47
클라우드 상호운용성 분류 및 관련 표준
상호 운용성 분야는 애플리케이션과 공통관리기능(자원 오케스트레이션) 두 분야로 구분할 수 있으며
클라우드 상호운용성을 위한 인터페이스 레벨은 다음 ISO/IEC 19941 표준안에서 정의 하고 있음
애플리케이션 공통관리기능
TTA 클라우드 상호운용성 확보가이드라인18년도 참조
애플리케이션 플랫폼, 클라우드 인프라,
사용자 애플리케이션 간 상호작용
클라우드 자원 생성,배포,설정,
프로비저닝, 오케스트레이션
전송 구문 의미데이터 행위
인터페이스 레벨
REST, HTTP(S), FTP JSON, XML, ANS.1 RDF(S), ISO/IEC11179 UML, OCL

48
OCCI(Open Cloud Computing Interface)
클라우드 서비스의 상호운용성을 확보하기 위해 Open Grid Forum에서 주도로 규격정의. IaaS 모델 기반에서
SaaS 모델까지 확장 지원, 서비스간 Rest 방식 이용 상호 연동
OCCI Core model (uml class diagram)OCCI’s place in a provider’s architecture
https://www.ogf.org/documents/GFD.221.pdf

49
OCCI(Open Cloud Computing Interface)
OCCI Platform type
OCCI Infra structure type
API 명세 및 Use Case, UML등 기능 제공 상호운용 관리 지원 (2016년 V1.2 발표)

50
OAS(Open API Specification)
상호운용 메시지 교환을 위한 표준 인터페이스 규격. 리눅스 재단 산하 OAI(Open API Initiative) 컨소시엄 주도
개발 진행중
- Rest API 설계 및 관리 도구 제공(Swagger UI, Editor등), 현재 OAS 3.0 표준 발표

51
OAS(Open API Specification)
AWS, Google Cloud, MS Azure OAS 3.0 규격 지원
API 작성,편집 관리 도구 Swagger

52
TOSCA(Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications)
클라우드 기반 웹서비스의 구성요소, 관계 및 관리 프로세스의 토폴로지를 관리 하는 개방형 표준 규격
국제표준기구 OASIS(Organization for the Advancement of Structured Information Standards)에서 관리
클라우드 서비스 구성요소 및 상호관계를 관리하는 메타모델 제공(서비스 템플릿)
http://docs.oasis-open.org/tosca/TOSCA/v1.0/TOSCA-v1.0.html

53
TOSCA(Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications)
클라우드 애플리케이션은 CSAR(Cloud Service Archive) 형태의 아카이브 포맷으로 정의함.
XML 기반 syntax로 구성요소 정의 및 기술

54
TOSCA기반 애플리케이션 상호운용관리 예시
TOSCA 표준으로 정의된 애플리케이션 템플릿을 Apache Booklyn API를 이용 클라우드 서비스와 연동하여 배포
및 이전
TTA 클라우드 상호운용성 확보가이드라인18년도
YAML기반 Blueprint를 이용하여 정의 된
분산 응용 프로그램을 모델링, 배포 및
관리하기위한 오픈 소스 프레임 워크.

55
CAMP(Cloud Application Management for platforms)
클라우드 애플리케이션의 빌드, 실행, 관리, 모니터링 및 패치를 관리하기 위해 PaaS(Platform as a Service)에서
제공해야하는 Artifacts 및 API를 정의.
국제표준기구 OASIS(Organization for the Advancement of Structured Information Standards)에서 관리
http://docs.oasis-open.org/camp/camp-spec/v1.1/cs01/camp-spec-v1.1-cs01.html#_Toc403920614

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