Computer Science Knowledge Storage

해당 포스팅은 AWS 강의실(https://www.youtube.com/@AWSClassroom)를 보고 공부한 내용을 정리한 블로그입니다.

아직 많이 부족하고 배울게 너무나도 많습니다. 틀린내용이 있으면 언제나 가감없이 말씀해주시면 감사하겠습니다😁

네 자신의 불행을 생각하지 않게 되는 가장 좋은 방법은 일에 몰두하는 것이다.
Ludwig van Beethoven

로드 밸런싱

스케일링 => 많은 인스턴스를 확보하고 고가용성 확보하는 서비스

로드 밸런싱

• 모든 인스턴스를 접속하기 위해서는 IP를 다 알고 있어야 됨.
  • 또 인스턴스가 죽고 다시 새로 생성되면 IP가 변동될 수 있음.
• 인스턴스 관리 비용이 엄청 큼 => 부하 분산 서비스가 필요(ELB)
• 통신 트래픽 알아서 분산, 부하를 분배해주는 서비스

ELB

Elastic Load Balancing은 들어오는 애플리케이션 트래픽을 Amazon EC2 인스턴스, 컨테이너, IP 주소, Lambda 함수와 같은 여러 대상에 자동으로 분산시킵니다. Elastic Load Balancing은 단일 가용 영역 또는 여러 가용영역에서 다양한 애플리케이션 부하를 처리할 수 있습니다. Elastic LoadBalancing이 제공하는 세가지 로드 밸런서는 모두 애플리케이션의 내결함성에 필요한 고가용성, 자동 확장/축소, 강력한 보안을 갖추고 있습니다.
-AWS-

• 다수의 서비스에 트래픽을 분산시켜주는 서비스
• Health Check: 직접 트래픽을 발생시켜 Instance가 살아있는지 체크
• Auto Scaling과 연동 가능
• 여러 가용영역에 분산 가능
• 지속적으로 IP 주소가 바뀌며 IP 고정 불가능: 항상 도메인 기반으로 사용
• 총 네가지 종류
  • Application Load Balancer
    • 트래픽을 모니터링하여 라우팅
    • ex) image.sample.com -> 이미지 서버
      web.sample.com -> 웹 서버로 트래픽 분산(클라이언트가 접속한 주소에 맞게)
  • Network Load Balancer
    • TCP 기반 빠른 트래픽 분산
    • Elastic IP 할당 가능 => IP 고정 역할.
  • Classic Load Balancer
    • 예전에 사용되던 타입으로 현재는 잘 사용하지 않음.
  • Gateway Load Balancer
    • 먼저 트래픽을 체크
    • 가상 어플라이언스 배포/ 확장 관리를 위한 서비스

대상 그룹

• ALB가 라우팅할 대상의 집합
• 구성
  • 3+1가지의 종류
    • (instance + (private)IP + Lambda) + (ALB)
  • Protocol(HTTP, HTTPS, gRPC 등)
  • 기타 설정
    • 트래픽 분산 알고리즘, 고정 세션 등

실습

1. 시작 템플릿 변경

2. 유저 데이터 작성

  1. 사용자 스크립트를 통해서 미리 정의된 템플릿이 올라가게 됨.

#!/bin/bash
INSTANCE_ID=$(curl -s http:169.254.169.254/latest/meta-data/instance-id)
yum install httpd -y
echo ""$INSTANCE_ID"" >> /var/www/html/index.html
service httpd start

3. 대상그룹 생성

4. 로드 밸런서 생성

5. 오토 스케일링 그룹 편집 -> 로드 밸런싱 편집

6. 오토 스케일링에서 생성되는 모든 인스턴스는 로드 밸런싱을 타게 됨.

7. ELB의 헬스 체크를 통해서 확인

8. MyWebALB-218739584.ap-northeast-2.elb.amazonaws.com 로 접근하면 두개의 인스턴스에 접근

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Ludwig van Beethoven

Scaling

instance를 늘리거나 컴퓨팅 파워를 늘리는 것.

• Vertical Scale(Scale Up)
  • 인스턴스의 성능을 높이는 것.
  • 비용과 성능이 비례해서 올라가지 않음
• Horizontal Scale(Scale Out)
  • 규모를 늘리는 것
  • 비용과 성능이 비례
  • 지원하기 위한 아키텍처 및 소프트웨어를 설계해야함.
  • AWS의 Auto Scaling 방법

Auto Scaling

AWS Auto Scaling은 애플리케이션을 모니터링하고 용량을 자동으로 조정하여, 최대한 저렴한 비용으로 안정적이고 예측 가능한 성능을 유지합니다. AWS Auto Scaling을 사용하면 몇분만에 손쉽게 여러 서비스 전체에서 여러 리소스에 대해 애플리케이션 규모 조정을 설정 할 수 있습니다.
-AWS-

Scaling을 자동화 하는 서비스.

목표

• 정확한 수의 EC2 인스턴스를 보유하도록 보장
  • 그룹의 최소 인스턴스 숫자와 최대 인스턴스 숫자 설정 가능
    • 최소 숫자 이하로 내려가지 않도록 인스턴스 숫자를 유지(인스턴스 추가)
    • 최대 숫자 이상 늘어나지 않도록 인스턴스 숫자 유지(인스턴스 삭제)
  • 다양한 스케일 정책 적용 가능
    • ex) CPU 부하에 따라 인스턴스 크기를 늘리기
  • 가용 영역에 인스턴스가 골고루 분산될 수 있도록 인스턴스 분배 => 서비스 장애에 대비(최소화)

오토 스케일링 구성

• 시작 구성(launch configurations) / 시작 템플릿(launch template): 무엇을 실행시킬 것인가
  • EC2 타입, 사이즈
  • AMI
  • 보안그룹, Key, IAM
  • 유저 데이터
• 모니터링을 언제 실행시킬 것인가?: 상태 확인용
  • ex) CPU 점유율이 일정 퍼센트를 넘어섰을 때 추가로 실행 or 2개 이상이 필요한 스택에서 EC2 하나가 죽었을 때
  • CloudWatch(and/or) ELB와 연계
• 설정: 얼마나 어떻게 실행시킬 것인가
  • 최대/최소 원하는 인스턴스 숫자
  • ELB와 연동 등.

Flow

1. 특정 인스턴스가 모종의 이유로 다운이 되었을 때
2. Auto Scaling Group이 감지.
3. 시작 구성에 맞는 EC2를 auto Scaling 클러스터에 띄워줌.

실습

1. 시작 템플릿을 생성해야함

  1. EC2에서 시작 템플릿 클릭 후 생성

  2. EC2 인스턴스를 만드는 것과 비슷하게 진행

  3. 퍼블릭 IP와 실습 종료시 삭제를 권장

2. 오토 스케일링 그룹 설정

  1. Auto Scaling 선택 후 Auto Scaling 그룹 생성

  2. 시작 템플릿 선택 

    1. 가용영역 및 서브넷은 우리가 인스턴스를 띄울 곳

    2. 태그선언 -> 모든 인스턴스에 태그가 붙어서 태그에 적용하면 모든 인스턴스에 영향

3.  인스턴스를 종료시키면 새롭게 인스턴스를 생성하는 것을 볼 수 있음.

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EC2 라이프사이클

• AMI가 실행되고 종료될 때까지의 과정
• 중지
  • 중지 중에는 인스턴스 요금 미 청구
  • 단 EBS요금 등 다른 구성요소(Elastic IP 등)은 청구
  • 중지 후 재시작시 퍼블릭 IP 변경(프라이빗 IP는 변경이 안됨)
  • EBS를 사용하는 인스턴스만 중지가능: 인스턴스 저장 인스턴스는 중지 불가
• 재부팅
  • 인스턴스 다시 시작
  • 재부팅시에는 퍼블릭 IP 변동 없음
• 최대 절전 모드
  • 메모리 내용을 보존해서 재 시작시 중단지점에서 시작할 수 있는 정지모드
  • 메모리는 휘발성, 하드 디스크는 영속성
  • 다시 시작하더라도 메모리에 없기에 실행 불가.

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EC2 구성

• 하드 디스크 => EBS
• 랜카드 => ENR

EBS란

Amazon Elastic Block Store(EBS)는 AWS 클라우드의 Amazon EC2 인스턴스에 사용할 영구 블록 스토리지 볼륨을 제공합니다. 각 Amazon EBS 볼륨은 가용 영역내에 자동으로 복제되어 구성요소 장애로부터 보호해주고, 고 가용성 및 내구성을 제공합니다. Amazon EBS 볼륨은 워크로드 실행에 필요한 지연시간이 짧고 일관된 성능을 제공합니다. Amazon EBS를 사용하면 단 몇분내에 사용량을 많게 또는 적게 확장할 수 있으며, 프로비저닝한 부분에 대해서만 저렴한 비용을 지불합니다.
-AWS-

EC2 구성

EBS 소개

• 가상의 하드 드라이브
• EC2가 종료되어도 유지 가능

• EC2와 EBS는 분리되어있고, EC2는 컴퓨팅 EBS는 데이터 저장소. 그 둘은 네트워크 통신으로 이루어짐
• 인스턴스 정지 후 재기동 가능
• 하나의 EBS를 여러 EC2 장착 가능(EBS Multi Attach)
• 루트 볼륨으로 사용시 EC2가 종료되면 같이 삭제 됨
  • 단 설정을 통해 EBS만 따로 존속 가능
• EC2와 같은 가용영역에 존재
• 총 5가지 타입을 제공
  • 범용(General Purpose or GP3): SSD
  • 프로비저닝된 IOPS(Provisioned IOPS or io2): SSD
  • 쓰루풋 최적화(Throughput Optimized HDD or st1)
  • 콜드 HDD(SC1)
  • 마크네틱(Standard)

Snapshot

EBS를 저장하는 효율적인 방법

• 특정 시간에 EBS 상태의 저장본
  • EBS에 사진을 찍어둔 개념
• 필요시 스냅샷을 통해 특정 시간의 EBS를 복구 가능
• S3에 보관(S3 ⇒ Amazon에서 제공하는 파일 저장소)
  • 증분식 저장
• 상태를 저장하는 것이 아닌 Action을 저장.
  • Action을 저장하면 데이터 용량이 적음

AMI(Amazon Machine Image)

• EC2 인스턴스를 실행하기 위해 필요한 정보를 모은 단위
  • OS, 아키텍쳐 타입(32bit or 64bit), 저장 공간 용량등
• AMI를 사용하여 EC2를 복제하거나 다른 리전 → 계정으로 전달 가능
• 스냅샷을 기반으로 AMI 구성가능
• 구성
  • 1개 이상의 EBS 스냅샷
  • 인스턴스 저장 인스턴스의 경우 루트 볼륨에 대한 템플릿(운영체제, 애플리케이션 서버, 애플리 케이션)
  • 사용 권한(어떤 AWS 어카운트가 사용할 수 있는지)
  • 블록 디바이스 매핑(EC2 인스턴스를 위한 볼륨 정보 = EBS가 무슨 용량으로 몇개 붙는지)
• 총 두가지 타입
  • EBS 기반 or 인스턴스 저장 기반(⇒ 속도를 위해)
    • 인스턴스가 삭제되면 삭제 됨 ⇒ 영구적이지 않음.
• 타입에 따른 AMI의 생성방법
  • EBS: 스냅 샷을 기반으로 루트 디바이스 생성
  • 인스턴스 저장: S3에 저장된 템플릿을 기반으로 생성

실습

1. 인스턴스 생성 후 httpd 설치.

1. 이미지 생성 클릭

1. 인스턴스 시작 -> AMI t 선택 -> MyEC2Clone

1. 인스턴스 생성됨.

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인스턴스 유형

• 각 인스턴스 별로 사용목적에 따라 최적화
  • 메모리 위주, CPU 위주, 그래픽 카드 위주 등등
• 타입별로 이름 부여
  • t, m, inf 타입 등
• 타입별 세대별로 숫자 부여
  • m5 = m인스턴스의 5번째 세대
• 아키텍처 및 사용기술에 따라 접두사
  • t4g = t4인스턴스 중에 AWS Gravition 프로세서를 사용(g)

인스턴스 크기

• 인스턴스의 CPU 갯수, 메모리 크기, 성능 등으로 사이즈 결정
• 크기가 클수록
  • 더 많은 메모리
  • 더 많은 CPU
  • 더 많은 네트워크 대역폭
  • EBS와의 통신 가능한 대역폭 EBS ⇒ 가상의 하드 드라이브

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On-Demand

• 실행하는 인스턴스에 따라 시간 또는 초당 컴퓨팅 파워로 측정된 가격을 지불
• 약정은 필요 없음
• 장기적인 수요 예측이 힘들거나 유연하게 EC2를 사용하고 싶을 때
• 한번 써보고 싶을 때

Spot Instance

• 경매 형식으로 시장에 남는 인스턴스를 저렴하게 구매해서 쓰는 방식
  • 수요에 따라 스팟 인스턴스의 가격은 계속 변동
  • 내가 지정한 가격보다 현재 가격이 낮다면 사용
  • 내가 지정한 가격보다 현재 가격이 높다면 반환
• 최대 90%정도 저렴
• 반환 시간 예측 불가능
  • 인스턴스가 확보되고 종료되는 것을 반복해도 문제없는 분산 아키텍처 필요
• 시작 종료가 자유롭거나 추가적인 컴퓨팅 파워가 필요한 경우
  • 빅데이터 처리, ML등 많은 인스턴스가 필요한 작업에 사용

예약 인스턴스(Reserved Instance-RI)

• 미리 일정기간(1년 or 3년) 약정해서 쓰는 방식
• 최대 75% 저렴
• 수요 예측이 확실할 때
• 총 비용을 절감하기 위해 어느정도 기간의 약정이 가능한 사용자

전용 호스트(Dedicated)

• 가상화된 서버에서 EC2를 빌리는 것이 아닌 지정된 물리 서버에서 EC2를 대여
• 라이센스 이슈(Windows Server 등)
• 규정에 따라 필요한 경우
• 보안적인 이유, 규정에 따른 이유, 퍼포먼스 이슈(CPU Steal 등)

기타 특징

• 가격순서
  • 스팟 < 예약 < 온디맨드 < 전용
• EC2의 가격 모델은 EBS와는 별도
  • EBS는 사용한만큼 지불
• 기타 데이터 통신등의 비용은 별도로 청구
  • 참고로 AWS는 AWS 바깥으로 나가는 트래픽에 대해서만 요금을 부과

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EC2(Elastic Computing)

Amazon Elastic Compute Cloud(EC2)는 안전하고 크기 조정이 가능한 컴퓨팅 파워를 클라우드에서 제공하는 웹 서비스입니다. 개발자가 더 쉽게 웹 규모의 클라우드 컴퓨팅 작업을 할 수 있도록 설계되어 있습니다. Amazon EC2의 간단한 웹 서비스 인터페이스를 통해 간편하게 필요한 용량을 얻고 구성할 수 있습니다. 컴퓨팅 리소스에 대한 포괄적인 제어권을 제공하며, Amazon의 검증된 컴퓨팅 인프라에서 실행할 수 있습니다.
-AWS-

• 클라우드의 의미는 컴퓨터를 빌려쓰는 것,
  클라우드 컴퓨팅 => 컴퓨팅을 빌려쓰는 것.
• EC2는 컴퓨팅을 빌려쓰도록 도와주는 서비스

EC2 사용

• 서버를 구축할 때 사용
  • 게임서버, 웹 서버, 애플리케이션 서버
• 애플리케이션을 사용하거나 호스팅할 때 사용
  • 데이터베이스
  • 머신러닝
  • 비트코인 채굴
  • 연구용 프로그램
• 기타목적
  • 그래픽 렌더링
  • 게임 등

EC2 특성

• 초(second) 단위의 온디맨드 가격 모델
  • 온디맨드 모델에서는 가격이 초 단위로 결정 => 쓴만큼 결제
  • 서비스 요금을 미리 약정하거나 선입금이 필요없음.
• 빠른 구축 속도와 확장성
  • 몇분이면 전세계에 인스턴스 수백여대를 구축가능.
• 다양한 구성 방법 지원
  • 머신러닝, 웹 서버, 게임서버, 이미지 처리 등 다양한 용도에 최적화된 서버 구성 가능
  • 다양한 과금 모델 사용 가능
• 여러 AWS 서비스와 연동
  • 오토 스케일링, Elastic Load Balancer(ELB), CloudWatch

EC2 구성

• 인스턴스: 클라우드에서 사용하는 가상 서버로, CPU, memory, 그래픽 카드 등 연산을 위한 하드웨어 담당.
• EBS: Elastic Block Storage의 줄임말로 클라우드에서 사용하는 가상 하드 디스크
• AMI: EC2 인스턴스를 실행하기 위한 정보를 담고있는 이미지
• 보안그룹: 가상의 방화벽

실습

목표: EC2 한대를 프로비젼하여 웹 서버 구성하기.

• AWS 상단 서치바에 ec2 검색 후 이동.
• 해당 화면 ec2 대시보드
• 우측 상단에 인스턴스 시작

• instance 이름 설정
• OS 이미지 설정(Amazon Linux, macOS, Ubuntu...)
  • 현재 실습에서는 Amazon Linux 선택

• t2 micro 선택
  • 인스턴스 유형의 경우에는 다음 포스팅 설명.

• 새 키페어 생성하고, 키 페어 이름을 지정
• RSA, .pem을 선택.
• 해당 키 페어는 각 로컬 머신의 EC2 콘솔을 접속하기 위한 SSH 연결할 수 있도록 도와주는 암호화 키.

• 네트워크 설정은 해당 EC2에 연결할 수 있는 IP를 설정하는 것.
• 보안 그룹 생성 후 인바운드 보안 그룹 규칙에서 WebServer로 접속하는 실습을 진행하기에 포트 HTTP, 모든 트래픽의 접속을 위한 0.0.0.0/0 설정

• 추후에 EBS라는 포스팅 예정.
• 8GB, gp3로 하면 웬만큼의 인스턴스 사용 가능

• 퍼블릭 IP와 프라이빗 IP가 존재.
• 해당 퍼블릭 IP를 위한 DNB가 존재.
• 인바운드 그룹, 스토리지, 상태 경보 확인 가능

• EC2 인스턴스에 접속

• sudo -s를 통해 루트 사용자로 변경
• yum install httpd -y로 웹 서버 설치
• service httpd start로 웹 서버 실행

• 인스턴스의 public IP로 접속.

• /var/www/html에 존재하는 index.html 파일을 작성
• hello, world! 작성 후 ctrl + x 저장