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클라우드 플랫폼 요소 기술

인프라 사업 팀장 김 대성2010년 11월 25일

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클라우드 플랫폼 개요1

클라우드 플랫폼 주요 특징2

클라우드 플랫폼 요소 기술3

3.1 Cloud Platform Architecture

3.2 Server Virtualization

3.3 Network Virtualization

3.4 Distributed Storage

3.5 Metering, Billing & Provisioning

3.6 Auto Scaling

3.7 High Availability

3.8 Message Oriented Middleware

3.9 Restful Webservice

3.10 Monitoring



클라우드 플랫폼 범위

1.1 클라우드 플랫폼 개요클라우드 플랫폼이란 개발자가 클라우드 내에서 실행되거나, 클라우드에서 제공하는 서비스를 이용해애플리케이션을 만들때 필요한 기술 및 도구 집합

퍼블릭 클라우드 또는 프라이빗 클라우드 인프라를 구축할 수 있는 솔루션

서버, 스토리지, 네트워크 장비 같은 물리 자원을 가상화 하여 논리적으로 구성할 수 있도록 함

구성된 가상 자원들을 서비스화 하여 관리 체계 제공

궁극적으로 다양한 IaaS 클라우드 서비스를 제공할 수 있도록 인프라를 구축하는 솔루션

Low PricePCs

ServerVirtualizationBroadband

Distributed

Storage

Service User Disk

Network

StorageDevelopmentEnvironment

UI

Server

Auth

Database

Service Provider

ProvideServices

DevelopServices



서비스 개념도

1.2 클라우드 플랫폼 서비스 개념도가상화 기술을 기반으로 물리 컴퓨터를 다중화(Multiplex) 시켜 한대의 자원을 여러 대로 나누어 사용하거나 여러 대의자원을 하나의 논리적인 자원으로 만들어 더욱 강력한 컴퓨팅 파워를 가능하게 합니다.




클라우드 플랫폼 주요 특징 및 기대효과2







3.6 Auto Scaling




3.10 Monitoring



2. 클라우드 플랫폼 주요 특징 및 기대효과

클라우드 플랫폼 주요 특징

물리 자원을 논리적으로 관리할 수 있도록 가상화 (Resource Virtualzation)

자원을 이용자의 요구에 따라 제공 (On-Demand Service)

사용자는 사용한 만큼만 과금 (Pay-As-You-Go)

빠르고 쉬운 자원 제공 (Easy & Thin Provisioning)

스케일 인/아웃을 자동으로 관리 (Auto Scaling)

Downtime을 최소화하는 고가용성 (High Availability)

플랫폼을 이루는 각각의 서비스들은 메시지 중심으로 통신 (Message Oriented Middleware)

사용자가 자신의 자원을 쉽게 제어 및 관리할 수 있도록 Open API 제공 (Restful Web Service)

클라우드 플랫폼 기대 효과

간편하고 빠른 IT 자원 운용

- 번거로운 설치, 계약, 운용 과정 없이 서버나 스토리지를 웹서비스로 이용- 일시적이거나 갑작스러운 서버, 스토리지 사용이 요구되는 상황에서 클릭만으로 추가 및 제거 기능- 별도의 전담 인력이나 사용 교육이 필요 없이 누구나 쉽게 이용 가능

탄력적이고 효율적인 시스템 관리

- 물리적 공간이나 하드웨어에 대한 제약 없이 유연한 확장 가능- 물리적 IT 자원 관리 인력을 핵심 업무로 재배치해 경쟁력 제고 가능

비용 효율성 증대

- 사용자 기반의 유틸리티 컴퓨팅으로 원하는 때, 원하는만큼 쓰고, 사용한 만큼 요금 지불- 기업 IT 인프라 내 물리적 장치를 통제함으로써 설치투자비용(CapEX)과 운용비용(OpEx) 절감- 20~30% 대로 유지되는 IT 자원의 사용률을 최대 100%까지 끌어올려 TCO (Total Cost of Ownership) 절감




클라우드 플랫폼 주요 특징2







3.6 Auto Scaling




3.10 Monitoring




Cloud Open API Layer

Cloud Middle-Ware Layer

Cloud Service Layer

Open API System

Provisioning

Storage Map-Reduce Virtualization

Billing Messaging

Infrastructure Service Cloud Infrastructure Service

Networking

Hetero-VM

Storage : FS

Computing : Map-Reduce

HDFS

Global Directory

Cloud Physical Infrastructure Layer

Servers (x86) Storages Networks

Virtual Macine Abstraction

Map-Reduce Engine

IP Domain

AppsBlobs

Monitoring

Network Storage

Metering / Monitoring

Network Virtualization Storage Virtualization

Computing Virtualization General Management API

VPC

Service Mgmt.

Authentication Virtualization APIs Map-Reduce APIs Storage APIs

Tracker

Service Workflow Queue

Charging

Flexible MediationRouterFilter

Notifier Monitor

Provisioning & Management

Invoicing




하나의 물리 서버를 여러 개의 서버처럼 사용하는 기술

Citrix Xen Server, Vmware, MS Hyper-V 등 다양한 제품 군 존재

클라우드 플랫폼은 위의 제품들로 가상화된 서버들을 서비스화함

서버 및 디스크의 생성/삭제, 외부로 서비스 오픈, 네트워크 자원과의연동 등을 이유로 다양한 모듈과 통신함




VIF (Virtual Interface)로 가상화된 NIC이 가상머신에서 사용됨

네트워크 자원 (IP, Bandwidth) 등을 효율적으로 제공하고 사용하기 위하여 WAN을 이용

NAT or vSwitch 등의 기술 이용

플랫폼 내부에서 DNS, DHCP 등을 이용하여 네트워크 자원을 관리




여러 개의 저렴한 서버를 묶어서 하나의 큰 서버처럼 사용하는 기술

파일의 조각을 여러 서버에 분산하여 여러 개의 복제본을 저장함으로서 안정성 확보

GFS, GlusterFS, HDFS, MogilFS 등의 다양한 제품군 존재

플랫폼은 위의 제품으로 구성된 파일시스템을 사용자에게 제공

사용자는 내부 구조에 연연하지 않고 쉽고 편하게 API 또는 UI를 이용하여 파일을 업/다운로드 함




가상 머신의 경우 어떤 사양의 머신을 제공 받았느냐가 과금의 기준

더해서 네트워크 트래픽을 메터링해서 추가 과금의 기준으로 적용

가상 머신의 템플릿 이미지를 이용하여 Easy & Thin Provisioning 제공



3.6 Auto-Scaling

가상 머신에 특정 부하가 심해지면 자동으로 같은 머신을 추가해서 부하를 분산시키는 기능

CPU Usage, Network I/O, Disk I/O, Memory Usage 등의 부하가 판단의 기준

필요한 만큼만 사용하고 사용한 만큼만 지불한다는 Cloud 컨셉의 대표적 기능

Cache 서버, Streaming 서버나 Web 서버 등에서 특히 유용

HostMachine

HostMachine

HostMachine

HostMachine

Monitoring Server

memory DB

AutoScaler

Trigger

Trigger

Trigger

VMService

LoadBalancer

Backup

VM

VM

VM

VM

VM

VM

VM

2

3

4

1-1

Alerter

Users

5

traffic

traffic

traffic

traffic

traffic

traffic

1




가상화 Layer의 HA

- 가상 머신은 언제라도 불의의 사고에 의해 운영이 멈출 수 있음- 주기적으로 가상 머신의 Snapshot을 찍어서 문제가 있는 서버는 자동으로 최근의 Snapshot 내용으로 복원

물리 장비 Layer의 HA

- 가상 머신들을 담고 있는 호스트 머신의 경우에도 운영이 멈출 수 있음- 부하가 심한 머신의 가상 머신을 동적으로 Live Migration하여 부하가 적은 머신으로 이동- 호스트 머신의 운영이 멈추면 최근의 Snapshot을 이용하여 다른 호스트 머신으로 복원




플랫폼을 이루는 서버 혹은 모듈간의 Coupling을 최소화하는 설계 기법

각 요소간의 변화에 대응이 유연함

데이터 형식 및 프로토콜을 통일하면 각 요소간의 구조가 통일되어 개발에 용이

플렛폼을 이루는 서버군이 많기 때문에 MOM 설계 기법이 필수

메시지의 생명주기에 따라 다른 방법으로 통신- 비동기 통신 : Messgae Queue를 사용- 동기 통신 : 다양한 웹서비스를 사용 (Restful Webservice)




HTTP의 Spec을 최대한 사용해서 웹서비스하는 기법

예제- GET http://api.cloudit.com/vm/my_vm

* Response code : 200 OK* Response body : {“disk_size” : “100G”, “cpu_cnt” : 4…}

Amazon Webservice의 경우 SOAP와 REST 두가지를 지원하다 90%가 넘는 사용자가

Rest를 사용해서 현재 대부분의 API를 REEST로 제공



3.10 Monitoring

수백에서 수천대급의 호스트 머신 및 가산 머신을 모니터링 하기 위해선 부하를 감안한 설계가 필수

각 호스트 머신에 RRD (Round Robin Database)가 해당 호스트 머신 및 탑제된 가상 머신의

CPU, Memory, Network I/O, Disk I/O를 기족

상위에선 적당히 분배된 개수의 호스트 머신의 정보를 취합하는 서버 존재

최 상단에는 취합된 데이터를 통합해서 저장하는 모니터링 서버 존재

최상위 모니터링 서버는 웹서비스를 외부에 노출해서 데이터를 제공

감사 합니다.

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