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기술이야기 네트워크 모니터링의 4가지 최신 트렌드 기술이야기 네트워크 모니터링의 4가지 최신 트렌드 클라우드와 엣지 컴퓨팅의 확산, 동영상/음악/게임 분야의 스트리밍 서비스의 성장 등으로 인해 네트워크 인프라는 점점 더 복잡해지고 있으며, 데이터 트래픽 또한 폭발적으로 증가하고 있습니다. 또한 DDoS(Distributed Denial of Service)나 스니핑(Sniffing) 공격과 같은 보안 위협도 확산되고 있습니다. 따라서 네트워크 성능을 안정적으로 유지하고 잠재적인 위협에 빠르게 대응하기 위한 네트워크 모니터링의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 한 조사에 따르면 네트워크 모니터링 시장 규모가 올해 29억 1천만 달러에 이른 후, 4년간 연평균 성장률(CARG) 9.7%를 기록하며 2028년에는 42억 1천만 달러까지 확대될 전망입니다. IT 기술과 서비스의 발전에 따라서 네트워크 모니터링은 구체적으로 어떻게 변화하고 있는지 네 가지로 나눠서 살펴보겠습니다. [1] 멀티 클라우드 환경에서의 네트워크 모니터링 벤더 종속성을 피하고 비용을 줄이며, 서비스의 성능을 높이기 위해 멀티 클라우드 전략이 많이 채택되고 있습니다. 하지만 멀티 클라우드를 구성하는 각 클라우드 서비스마다 네트워크 아키텍처와 성능이 다르기 때문에 안정적으로 네트워크를 관리하는 데에는 많은 어려움이 따르는 것도 사실입니다. 이러한 어려움을 극복하고, 멀티 클라우드의 운영 효율을 최대한 높이기 위한 네트워크 모니터링의 최근의 추세를 살펴보겠습니다. 가시성 높은 통합 대시보드를 통한 관리 복잡한 멀티 클라우드 환경에서 네트워크를 효율적으로 관리하기 위한 가시성 높은 통합 대시보드의 활용이 증가하고 있습니다. 통합 대시보드는 여러 클라우드에 걸쳐 발생하는 트래픽 흐름, 대역폭 사용량, 그리고 네트워크 성능 지표를 한 눈에 보기 쉽게 제공합니다. 이를 통해 관리자가 각 클라우드 서비스 간의 네트워크 상태를 실시간으로 쉽게 파악하고 문제에 빠르게 대응할 수 있게 돕고 있습니다. 특히, 통합 대시보드는 네트워크 토폴로지 맵과 성능 히트맵과 같은 세부적인 기능을 통해, 복잡하게 얽힌 클라우드 간의 트래픽 흐름을 직관적으로 분석할 수 있도록 지원하고 있습니다. 이를 통해 멀티 클라우드의 각 경로에서 발생할 수 있는 트래픽 불균형이나 병목 현상을 신속하게 감지하고 조정할 수 있습니다. 이와 더불어서 관리자가 자신이 중점적으로 모니터링해야 하는 지표들을 쉽게 확인할 수 있도록, 통합 대시보드의 관리자별 맞춤 설정 기능도 강화되고 있습니다. 이를 통해 관리자는 복잡한 멀티 클라우드 환경에서도 하나의 화면에서 리전별 트래픽, 네트워크 지연시간, 패킷 손실율 등 본인이 원하는 부분에 초점을 맞춰서 효율적으로 네트워크를 모니터링 할 수 있습니다. AI와 머신러닝을 통한 자동화된 분석 및 대응 AI와 머신러닝 기술이 적용된 네트워크 모니터링 시스템도 멀티 클라우드 운영 효율을 높이는데 크게 기여하고 있습니다. 우선 멀티 클라우드 환경의 네트워크는 멀티 클라우드 환경은 다양한 변수로 인해 네트워크 문제가 예측 불가능한 경우가 많습니다. 따라서 AI와 머신러닝 기술은 클라우드 간의 네트워크 상관관계, 트래픽 패턴, 대역폭 사용량, 성능 지표를 등을 학습하여 성능 저하나 장애의 잠재적 원인을 탐지하고 빠르게 알리고 있습니다. 또한 AI를 통해 실시간 트래픽 경로 분석하여 병목 현상이 발생하거나 리소스가 과도하게 사용될 경우 동적으로 VLAN 설정을 변경하거나, 트래픽을 다른 클라우드 인스턴스로 우회시키는 등의 자동화된 대응도 강화되고 있습니다. 이와 함께 네트워크 트래픽의 실시간 변화에 맞춰 QoS(서비스 품질) 정책을 자동으로 조정하여 중요한 애플리케이션에 우선순위를 부여하고, 비정상적인 트래픽을 즉시 차단하거나 제한하는 등의 대응도 자동으로 수행할 수 있습니다. 이 같은 자동화된 조치는 네트워크의 가용성을 높이고, 관리자의 개입 없이도 실시간으로 문제를 해결할 수 있어, 멀티 클라우드 환경에서의 네트워크 성능과 안정성을 높이고 있습니다. 시스템의 확장성 및 유연성 강화 멀티 클라우드 환경에서는 클라우드 리소스가 추가되거나 기존 리소스가 제거되면서, 네트워크의 구성과 요구사항이 빠르게 변동됩니다. 따라서 높은 유연성을 바탕으로 빠르게 변화하는 네트워크 환경에 신속하게 대응하는 것이 네트워크 모니터링 시스템의 중요한 요소로 자리잡았습니다. 구체적으로, 네트워크 모니터링 시스템을 통해 멀티 클라우드 인프라 내에서 새롭게 배포되는 서버나 애플리케이션을 자동으로 감지하고 이를 실시간으로 모니터링할 수 있는 것이 중요해지고 있습니다. 또한, 동적인 멀티 클라우드 환경에서 관리자가 특정 클라우드 서비스나 리소스에 맞춤형 모니터링 설정을 유연하게 적용할 수 있는 기능이 중요해지고 있습니다. 예를 들어, 새로운 클라우드 환경의 네트워크를 모니터링할 때, 해당 환경에 맞춘 모니터링 템플릿을 유연하게 구성하고 배포할 수 있는 기능이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이러한 유연한 모니터링 시스템은 멀티 클라우드 인프라의 복잡성을 효과적으로 관리하고 운영 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다. 규정 준수 및 거버넌스 모니터링 멀티 클라우드 환경에서는 다양한 국가와 지역의 규제를 준수해야 합니다. 따라서 네트워크 모니터링 시스템은 네트워크 트래픽, 접근 로그, 보안 이벤트 등을 실시간으로 모니터링하여 잠재적인 규정 위반을 탐지하고 사전에 인지할 수 있도록 지원하고 있습니다. 특히 규정 준수(Compliance) 모니터링은 멀티 클라우드 환경에서 필수적입니다. 예를 들어, 한 클라우드가 유럽에 위치하고 있어 GDPR(유럽 일반 데이터 보호 규정)을 준수해야 하고, 다른 클라우드는 미국의 규제에 따라야 할 때, 네트워크 모니터링 시스템을 통해 각 클라우드에서 발생하는 네트워크 트래픽, 보안 이벤트와 접근 로그를 추적하고, 잠재적인 규정 위반을 사전에 탐지할 수 있도록 지원하고 있습니다. 또한, 거버넌스 모니터링 측면에서는 클라우드 간의 데이터 관리와 접근 통제 정책이 일관되게 적용되도록 지원합니다. 멀티 클라우드 환경에서는 다양한 클라우드 제공자 간에 민감한 데이터가 이동할 수 있기 때문에, 데이터 접근 권한을 관리하고 비인가된 접근 시도를 실시간으로 감시하는 기능이 필수적입니다. 이를 통해 기업은 데이터 유출 위험을 줄이고, 여러 규제와 거버넌스 요구 사항을 준수할 수 있습니다. [2] SDN(소프트웨어 정의 네트워킹) 모니터링 SDN(Software-Defined Networking)은 네트워크를 더 쉽게 관리할 수 있도록 설계된 기술입니다. 전통적인 네트워크는 스위치나 라우터 같은 네트워크 하드웨어 장치가 데이터의 전달 경로와 방식을 스스로 결정했습니다. 하지만 각 장비가 독립적으로 작동하다 보니 네트워크 설정을 변경하는 데 시간이 많이 걸렸고, 특히 대규모 네트워크를 통합적으로 관리하는 데 어려움이 있었습니다. 반면, SDN에서는 소프트웨어 기반의 중앙 컨트롤러(제어 평면, Control Plane)가 데이터의 전달 경로와 방식을 통합하여 결정하고 하드웨어 장치들은 이 결정에 따라 데이터를 전송하는 역할만 수행합니다. 따라서 네트워크 구성을 변경하거나 최적화하기가 쉽고, 대규모 네트워크도 효율적으로 관리할 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 동시에 중앙 컨트롤러에 장애가 발생하거나 해킹을 당할 경우 네트워크 전체가 마비될 수 있는 위험이 있으며, 실시간으로 네트워크 상태를 모니터링하고 분석하는 것이 어려운 단점도 존재합니다. 따라서 네트워크 모니터링 시스템은 SDN의 단점을 보완하고 장점을 강화하는 방향으로 발전하고 있습니다. 실시간 데이터 수집 및 분석 실시간 데이터 분석은 네트워크 환경이 계속해서 변화하는 SDN의 특성상 매우 중요합니다. 특히 SDN에서는 스위치, 라우터, 케이블 등 네트워크 하드웨어 장치들이 정상적으로 작동하고 연결된 상태를 나타내는 '물리적 상태'와, 중앙 컨트롤러가 설정한 네트워크 경로와 적용된 정책을 의미하는 '논리적 상태'를 모두 실시간으로 정확하게 모니터링해야 합니다. 네트워크 모니터링 시스템은 이러한 물리적 상태와 논리적 상태를 추적하기 위해, 네트워크 지연 시간, 트래픽 흐름, 패킷 손실, 대역폭 사용량, 링크 상태와 같은 다양한 성능 지표를 실시간으로 수집하고 분석하는 기능을 강화하고 있습니다. 이러한 분석을 통해 네트워크 관리자가 잠재적인 문제나 성능 저하를 조기에 감지하여, 심각한 문제가 발생하기 전에 조치할 수 있도록 돕고 있습니다. 빠르고 자동화된 대응 지원 네트워크 모니터링 시스템은 네트워크 주요 데이터에 대한 수집과 분석에서 그치지 않고, SDN의 컨트롤러와 연계하여 빠르고 자동화된 대응을 지원하고 있습니다. 예를 들어, 특정 시간대에 트래픽이 과도하게 증가하면, 모니터링 시스템이 이를 실시간으로 탐지하고 SDN 컨트롤러를 통해 특정 트래픽을 다른 경로로 자동 분산시킵니다. 링크 장애가 발생하면 모니터링 시스템은 즉시 대체 경로를 설정하여 트래픽이 끊기지 않도록 조치하며, 문제가 해결되면 다시 원래의 경로로 트래픽을 재배치하는 자동 복구 기능을 수행합니다. 이처럼 네트워크 모니터링 시스템과 SDN 컨트롤러와의 연계를 통해 네트워크 운영자의 개입 없이도 스스로 문제를 해결하는 능력이 더욱 진화할 것으로 기대되고 있습니다. 보안이 강화된 모니터링 앞서 살펴본대로 SDN은 네트워크 제어를 중앙집중식으로 처리하는 구조적 특성을 가지고 있기 때문에, 중앙 컨트롤러의 보안이 매우 중요합니다. 따라서 SDN 환경에서 네트워크 모니터링 시스템은 다양한 잠재적인 보안 위협을 사전에 감지하고, 신속하게 대응할 수 있는 강화된 보안 기능을 필수적으로 갖춰가고 있습니다. 예를 들어 네트워크 상에서 발생하는 다양한 이벤트를 실시간으로 감시하고 분석하여, 비정상적인 트래픽 흐름, 의심스러운 로그인 시도, 네트워크 장치 간의 비정상적인 통신 행위 등에 대한 탐지가 가능합니다. 또한 보안을 강화하기 위해서 네트워크 모니터링 시스템과 SIEM(보안 정보 및 이벤트 관리 시스템), IPS(침입 방지 시스템), IDS(침입 탐지 시스템)의 통합이나 연계도 활발하게 이루어지고 있습니다. 분산형 SDN 컨트롤러 모니터링 SDN 환경에서 중앙 컨트롤러 하나에 의존하는 방식의 리스크를 줄이기 위해, 많은 네트워크 운영자들이 분산형 SDN 컨트롤러 아키텍처를 채택하고 있습니다. 분산형 컨트롤러는 각기 독립적으로 운영되면서도 상호 간에 정보와 상태를 동기화하여 안정적인 네트워크 운영이 가능합니다. 따라서 최근 네트워크 모니터링 시스템은 각 컨트롤러의 상태와 성능을 실시간으로 추적하고, 컨트롤러 간 협력 상태를 감시하여 과부하나 장애 발생 시 즉시 다른 컨트롤러로 트래픽을 자동 분산하거나 대체 컨트롤러를 할당하는 기능을 지원하고 있습니다. 또한, 분산된 컨트롤러 간의 상태 동기화 여부를 실시간으로 확인하여, 동기화 문제로 인한 비효율적인 경로 설정이나 보안 취약점을 방지하고, 문제 발생 시 즉각적인 경고 및 자동 수정 기능을 제공합니다. 장애 복구와 복원 기능 또한 필수적으로 강화되어, 장애 발생 시 대체 컨트롤러가 즉각적으로 운영을 이어받고, 문제가 해결된 후에는 트래픽을 원래 컨트롤러로 복원하는 기능도 제공하고 있습니다. [3] 엣지컴퓨팅 환경의 네트워크 모니터링 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)은 데이터를 중앙의 대형 데이터센터나 클라우드 서버에서 처리하는 기존 방식과 달리, 데이터를 생성하는 디바이스나 그와 가까운 위치에서 처리하는 기술입니다. 예를 들어 스마트폰, IoT 기기, 자율주행차, 또는 공장 내의 다양한 장비들이 데이터를 스스로 처리하고, 필요한 경우에만 중앙 서버나 클라우드로 데이터를 전송하는 방식입니다. 네트워크 대역폭을 절약할 수 있고, 빠른 서비스 제공이 가능해서 다양한 분야에서 활용이 증가하고 있습니다. 엣지 디바이스들이 데이터를 처리하는 위치가 분산되어 있고, 시스템이 유연하게 확장될 수 있기 때문에, 이러한 환경에 맞춰 각 디바이스와 네트워크의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 엣지컴퓨팅 맞춤형 네트워크 모니터링이 필요합니다. 엣지 노드별 모니터링 엣지 컴퓨팅 환경에서는 엣지 노드에서 발생하는 데이터를 실시간으로 정확하게 감지하고 관리해야 합니다. 따라서 네트워크 모니터링 시스템은 각 엣지 노드에 경량화된 에이전트를 배치하거나 에이전트리스 모니터링 방식 등을 활용하여 모니터링을 진행합니다. 이를 통해 엣지 노드의 주요 상태(네트워크 대역폭 소비, 지연 시간 등)를 정확히 분석하고, 비정상적인 상태를 감지하면 중앙 서버에 즉시 알림을 보내고 있습니다. 이때 엣지 노드에서 생성되는 모든 데이터를 중앙 서버로 전송하는 것은 네트워크 대역폭에 큰 부담을 줄 수 있습니다. 따라서 네트워크 모니터링 시스템은 데이터 샘플링을 통해 필수적인 데이터를 효율적으로 선택하고, 데이터 필터링을 통해 불필요한 데이터를 제거하고 전체 네트워크의 부하를 줄이면서 성능을 최적화할 수 있도록 돕고 있습니다. AI/ML 기반의 자동화된 대응 엣지 컴퓨팅의 특성상 문제 발생 시 네트워크 운영자가 모든 노드에 직접 접근해 수동으로 대응하는 것이 현실적으로 어렵습니다. 따라서 운영자의 개입 없이도 엣지 디바이스가 문제를 자율적으로 감지하고 해결할 수 있는 자동화된 대응 시스템이 중요합니다. 네트워크 모니터링 시스템에도 자동화된 대응 기능이 강화되고 있습니다. 자동화된 대응 시스템은 네트워크 모니터링과 관리의 자동화를 통해 분산된 엣지 노드에서 발생하는 문제를 실시간으로 감지하고, 즉각적인 대응을 가능하게 합니다. 특히 AI 및 ML 기술이 이러한 자동화된 대응 시스템의 핵심 기술로 작용하고 있습니다. 예를 들어 정상적인 트래픽 흐름과 비정상적인 트래픽 흐름을 구분하기 위해 각 노드의 트래픽 데이터를 분석하여, 평상시 패턴과 다른 변화를 신속히 감지하고, 이때 이상 징후가 발견되면 트래픽 차단, 리소스 재분배, 또는 네트워크 경로 변경 등의 대응 조치를 자동으로 실행함으로써 네트워크 전체의 안정성을 높이고 있습니다. 확장에 대한 원활한 지원 5G 네트워크의 확산과 IoT 디바이스의 확산등으로 엣지 노드의 수가 폭발적으로 증가하면서 각 노드에서 생성되는 데이터의 양도 기하급수적으로 늘어나고 있습니다. 이러한 환경에서 네트워크 모니터링 시스템은 더 많은 노드를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있는 능력을 가져야 하며, 노드 간 상호 연결성을 포함해 분산된 네트워크 전반에 걸쳐 일관된 성능을 유지해야 합니다. 이를 위해 네트워크 모니터링 시스템은 새로운 엣지 노드가 네트워크에 추가될 때마다 별도의 수작업 설정 없이 자동으로 노드를 인식하고, 모니터링을 즉시 시작할 수 있도록 기능이 강화되고 있습니다. 또한 자동 스케일링 기능을 통해 엣지 노드가 증가하면 모니터링 시스템의 리소스를 동적으로 확장하여, 성능 저하 없이 모든 노드를 관리하고 모니터링할 수 있도록 지원하고 있습니다. [4] 네트워크 보안 강화 네트워크 모니터링 분야에서 '보안'은 항상 중요한 주제였지만, 최근 IT 기술의 발전과 빈번한 보안사고 등으로 인해 그 중요성이 더 커지고 있습니다. 네트워크 보안 강화와 관련한 주요 이슈들을 살펴보겠습니다. 제로 트러스트(Zero Trust) 보안 모델의 확산 "절대 신뢰하지 말고, 항상 검증하라"는 원칙에 기반한 제로 트러스트 보안 모델은 내부와 외부를 구분하지 않고, 모든 사용자와 장치의 접근을 철저히 검증하는 접근법입니다. 클라우드 서비스의 확산으로 인해 기업 네트워크의 경계가 모호해지면서 더욱 중요해지고 있습니다. 제로 트러스트 모델을 올바르게 구현하기 위해서는 네트워크의 모든 트래픽을 실시간으로 모니터링하고 비정상적인 활동을 자동으로 탐지하고 즉각적으로 대응할 수 있는 시스템이 필요합니다. 이는 기존 보안 시스템이 단순히 알려진 위협을 차단하는 것에 그쳤다면, 제로 트러스트 모델에서는 잠재적인 위협까지도 감지하고 대응할 수 있어야 한다는 것을 의미합니다. 이를 위해, 최근 네트워크 모니터링 시스템은 AI 기술을 활용하여 자동으로 이상 징후를 탐지하고, 보안 위협에 신속하게 대응하는 능력을 강화하고 있습니다. 예를 들어, AI 기반 모니터링 시스템은 평소와 다른 사용자 행동 패턴을 감지하고, 이를 바탕으로 잠재적인 보안 위협을 조기에 차단하고 있습니다. SASE(Secure Access Service Edge)의 부상 SASE는 네트워크와 보안 기능을 통합하여 클라우드 환경에서 제공하는 혁신적인 보안 모델입니다. VPN, 방화벽, 침입 탐지 시스템, 데이터 손실 방지 등을 하나의 통합 솔루션으로 제공하며, 특히 외부에서 중앙 데이터센터로의 안전한 접근을 보장하는 데 최적화되어 있습니다. SASE는 전통적인 네트워크 보안 솔루션이 클라우드 환경에서 가지는 한계를 극복하고, 어디서든 동일한 보안 수준을 유지할 수 있게 하는 장점이 있습니다. SASE의 핵심은 네트워킹과 보안 기능을 통합하여, 기업이 네트워크와 보안을 하나의 솔루션으로 관리할 수 있도록 하는 것입니다. SASE를 도입하면 방화벽, 클라우드 접근 보안 브로커(CASB), 보안 웹 게이트웨이(SWG) 등 다양한 보안 기능을 단일 플랫폼에서 통합 관리할 수 있어, IT 팀이 더 효율적이고 일관된 보안 정책을 실행할 수 있습니다. 또한, SASE는 네트워크 모니터링 시스템을 진화시켜, 다양한 보안 기능(예: 방화벽, CASB, 보안 웹 게이트웨이 등)을 실시간으로 모니터링하고 관리할 수 있게 합니다. 이를 통해 네트워크 가시성을 높이고, 비정상적인 활동에 대한 즉각적인 대응이 가능해지며, 궁극적으로 조직의 보안을 강화하고 있습니다. XDR(Extended Detection and Response) 도입 XDR은 전통적인 EDR(Endpoint Detection and Response)을 확장하여, 네트워크, 엔드포인트, 서버, 클라우드 환경 등에서 발생하는 보안 위협을 통합적으로 탐지하고 대응하는 기술입니다. XDR은 다양한 보안 도구와 데이터를 통합하여 상관관계를 분석함으로써, 보안 운영 팀이 위협을 보다 쉽게 이해하고 신속하게 대응할 수 있도록 지원하기 때문에 많은 주목을 받고 있습니다. XDR을 활용하려면 상당한 초기 비용이 들고 관리에 어려움이 있기 때문에 많은 기업들이 XDR 전문 관리 솔루션을 도입하고 있습니다. 이에 따라 네트워크 모니터링 시스템도 단순히 네트워크 트래픽을 모니터링하는 것에서 나아가, XDR 전문 관리 솔루션과의 긴밀한 협력을 통해 통합된 보안 운영과 모니터링을 서비스로 제공하는 방향으로 발전하고 있습니다. 예를 들어, 기업은 네트워크 모니터링 시스템을 통해 다양한 보안 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하며, 이를 XDR 솔루션과 통합하여 종합적인 보안 상태를 한눈에 파악할 수 있습니다. 이로 인해 보안 위협에 대한 대응 속도를 높이고, 더욱 정교한 보안 전략을 구현할 수 있게 됩니다. 멀티 클라우드와 SDN, 엣지 컴퓨팅 환경에서 네트워크 모니터링은 가시성, 유연성, 그리고 자동화된 대응 능력을 갖춘 시스템으로 진화하고 있습니다. 특히 AI와 머신러닝 기술을 활용한 자동화된 분석은 네트워크 성능 저하나 장애를 사전에 예측하고 대응하는 데 중요한 역할을 합니다. 기술의 발전에 맞추어 발전하는 네트워크 모니터링 시스템의 사용을 통해 기업은 더욱 복잡해지는 네트워크 환경에서 잠재적 위협을 신속히 탐지하고 대응할 수 있습니다. 2024.09.23
기술이야기 엣지 컴퓨팅을 위한 CNCF 프로젝트, KubeEdge 활용법 기술이야기 엣지 컴퓨팅을 위한 CNCF 프로젝트, KubeEdge 활용법 최근 몇 년 간 IT 분야는 급속한 발전을 거듭하고 있습니다. 특히 2010년대 중반부터 데이터를 온라인에 저장하는 기존 방식을 넘어서, 보다 진보된 컴퓨팅 기술이 등장하며 클라우드 컴퓨팅이 중요한 역할을 하게 되었습니다. 아마존 웹 서비스(AWS), 마이크로소프트(Microsoft), 구글(Google) 등의 대형 기업들이 클라우드 서비스를 주도해 나갔죠. 하지만 점점 IT 산업이 커지고 사물인터넷(IoT) 기술이 발전하면서 IT 장비에서 생성되는 데이터양이 기하급수적으로 많아졌습니다. IDC의 2018년 자료에 따르면, 2025년에는 전 세계에서 생성되는 데이터가 175ZB(*제타바이트1)에 도달할 예정이라고 합니다. 이처럼 수많은 데이터가 생성되고 중앙 서버에 저장/연산이 될 경우, 서버에 부하가 증가하는 문제가 발생하게 됩니다. *1. 1 ZB = 1021 bytes = 1,000,000,000,000,000,000,000 bytes 이를 해결하기 위해 2020년부터 중앙 서버에만 저장하지 않고, 클라우드 하위개념인 '클라우드렛'을 통해 데이터를 분산 처리하는 새로운 기술이 등장했는데요. 그 기술이 바로 엣지 컴퓨팅(Edge Computing)입니다. │엣지 컴퓨팅(Edge Computing)이란? 엣지 컴퓨팅은 데이터를 중앙 집중형 데이터 센터나 클라우드 대신, 데이터가 생성되는 가장 가까운 곳에서 처리하는 기술입니다. 쉽게 말해 중앙 서버가 아닌 데이터가 발생하는 '엣지(가장자리)'에서 직접 처리하는 것을 의미하죠. 엣지 컴퓨팅의 목적은 데이터 처리 응답 지연을 없애고, 실시간 성능을 개선하는 것입니다. 따라서 엣지 컴퓨팅의 가장 큰 특징이 '분산 처리 기능'이기도 합니다. 즉 가까운 곳에서 데이터를 처리하여, 부하를 분산하고, 통신 지역을 최소화하는 것이 엣지 컴퓨팅의 주목적입니다. │Edge Computing 필요성 그렇다면 엣지 컴퓨팅은 왜 점점 중요해지고 있을까요? 앞에서 언급했던 것처럼, IoT 시대가 도래하면서 다양한 디바이스에서 처리하는 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이에 따라 요구되는 처리 속도와 응답 속도도 높아지고 있죠. 방대한 양의 데이터를 처리하기 위해서는 대규모 데이터 센터가 필요하지만, 각 위치에 데이터 센터를 두는 것보다 한 곳에서 중앙 집중식으로 처리하는 것이 더 효율적입니다. 이것이 클라우드 컴퓨팅이 대중화된 이유 중 하나입니다. 그러나 인터넷을 통해 클라우드로 데이터를 전송하고 처리한 후 반환할 때, 약간의 시간 지연이 발생합니다. 물론 로봇과 산업 장비의 센서 기술은 나날이 발전하고 있어, 어느 순간에도 상황을 정확하게 파악할 수 있게 되었습니다. 하지만 데이터 처리와 반응 사이에 시간 지연이 발생하면 정교한 *센싱 기술2 은 아직 어려운 편이죠. *2. 센싱 기술: 다양한 센서를 활용해 물리적 환경으로부터 데이터를 감지하고 수집하는 기술 이처럼 정밀하고 복잡한 동작을 수행하는 디바이스에는 고정밀 IoT가 필요한데요. 이를 위해서는 최대한 실시간에 가깝게 정보와 데이터를 주고받아야 하는데, 엣지 컴퓨팅가 이를 가능하게 합니다. 따라서 엣지 컴퓨팅은 IoT가 다음 단계로 나아가기 위해 필요한 기술로 주목받고 있죠. │Edge Computing 장점 엣지 컴퓨팅의 구체적인 이점은 무엇일까요? 엣지 컴퓨팅을 활용하면 얻을 수 있는 이점을 살펴보겠습니다. • 네트워크 트래픽 감소: 엣지 컴퓨팅은 데이터를 중앙 클라우드 서버로 보내지 않고 엣지(사용자 근처 단말기)에서 직접 처리하기 때문에, 네트워크 트래픽이 큰 폭으로 감소합니다. • 빠른 데이터 처리 응답시간: 데이터를 단말기에서 바로 처리하므로, 데이터 처리 응답 시간이 매우 빠릅니다. 실시간 응답이 중요한 애플리케이션에서는 큰 이점이죠. • 향상된 보안성: 개인정보 등 중요한 데이터를 중앙 데이터 센터로 전송하지 않아도 되므로 보안성이 높아집니다. 데이터가 로컬에서 처리되기 때문에 데이터 유출 위험이 줄어듭니다. • 장애 포인트 감소: 서버에 장애가 발생할 경우, 전체 서비스로 장애가 확대되는 클라우드 컴퓨팅과 달리 엣지 컴퓨팅은 개별 엣지의 장애가 다른 엣지로 전파되지 않게 합니다. 따라서 전체 시스템의 안정성이 향상되고 장애 포인트가 감소됩니다. │Edge Computing 활용 분야 엣지 컴퓨팅 활용분야는 다양하지만, 대표적인 엣지 컴퓨팅 적용사례로 스마트팩토리가 있습니다. 스마트 팩토리는 IoT, AI를 활용해 공정을 자동화하고 최적화하는 공장을 의미하는데요. 스마트팩토리에서는 제품 생산 과정에서 발생하는 모든 데이터를 중앙 클라우드 서버에 저장하면, 서버에 부하가 걸리기 쉽습니다. 이를 해결하기 위해 단순히 매일 반복되는 프로세스는 근처 엣지서버에 저장하고 데이터 연산 작업을 진행하죠. 반면 복잡하고 자주 처리되지 않는 데이터는 중앙 클라우드 서버에 저장합니다. 이렇게 하면 AI가 기기를 운영할 때 실시간 데이터 처리가 가능하여 지연 시간을 줄이고 효율성을 높일 수 있습니다. 여기서 엣지 서버는 지사 개념으로, 중앙 클라우드 서버는 본사 개념으로 이해할 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅 활용 분야는 계속해서 확대되고 있습니다. 스마트팩토리 외에도 에너지 스트리밍, 게임, 헬스케어, 농업, 데이터센터, 자율주행, 스마트 시티 등 대규모 산업분야에 많이 사용되고 있습니다. │Edge Computing 도전 과제 하지만 엣지 컴퓨팅 기술에는 여러 도전과제가 있는데요, 대표적으로 애플리케이션 배포관리가 있습니다. 다양한 엣지 환경에서 애플리케이션을 배포하고 관리하는 것은, 생각만 해도 복잡한 프로세스이기 때문이죠. 이때 애플리케이션 버전 관리를 일관되게 하고 다양한 엣지 장치와 위치에서 호환성을 유지하려면, 효율적인 오케스트레이션 배포 시스템이 필요합니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 여러 솔루션들이 연구되고 있는데요. 그중 하나가 쿠버네티스(Kubernetes, K8s)입니다. 쿠버네티스는 컨테이너화된 애플리케이션을 자동 배포하고, 확장하며, 관리하기 위한 오픈 소스 플랫폼입니다. 이때 쿠버네티스 기술에 + Edge를 접목한 것이 바로 KubeEdge입니다. 좀 더 자세히 알아볼까요? │KubeEdge란? KubeEdge는 쿠버네티스를 확장하여 엣지 컴퓨팅 환경을 지원하는 오픈 소스 플랫폼입니다. 엣지 컴퓨팅의 잠재력을 최대한 활용할 수 있는 플랫폼이죠. KubeEdge는 클라우드 컴퓨팅과 엣지 컴퓨팅의 경계를 허물기 위해 설계되었는데요. CNCF 재단에서 엣지 컴퓨팅 커뮤니티 구성원에 의해 개발되었고, 2018년 11월 상하이 KubeCon에서 처음 발표되었습니다. 쿠버네티스 기반으로 설계된 KubeEdge는, 2019년 3월에 첫 릴리즈 이후로 점차 안정화되고 있습니다. │KubeEdge 주요 기능 KubeEdge는 쿠버네티스를 사용해 클라우드와 엣지 리소스를 일관되게 관리할 수 있습니다. 또한 클라우드에서 운영하던 애플리케이션과 서비스를 동일한 방식으로 다룰 수 있죠. 이 밖에도 KubeEdge 주요 기능은 다음과 같습니다. • 엣지 클러스터 관리: KubeEdge는 엣지 환경에서도 쿠버네티스 클러스터를 효율적으로 관리할 수 있습니다. • 데이터 처리: 엣지에서 생성된 데이터를 로컬에서 처리하여, 네트워크 대역폭을 절약하고 응답 시간을 단축합니다. • 애플리케이션 오케스트레이션: 클라우드와 유사한 방식으로 엣지 애플리케이션을 배포하고 관리할 수 있습니다. • 보안: 엣지와 클라우드 간의 안전한 통신을 보장하여, 데이터 보안을 강화합니다. │KubeEdge 주요특징 KubeEdge 기능이 좀 더 원활하게 작업을 할 수 있도록 도와주는 주요 특징이 있는데요. 자세히 살펴보겠습니다. • 분산 아키텍처: KubeEdge는 클라우드와 엣지를 각각 포함하는 분산된 환경을 지원합니다. 클라우드에는 Kube-apiserver가 있으며, 엣지에는 실제 IoT 디바이스가 있습니다. 이를 통해 중앙 집중식 관리와 로컬 처리를 모두 가능하게 합니다. • 쿠버네티스 API 호환성: KubeEdge는 쿠버네티스 API와 호환됩니다. 이를 통해 기존에 쿠버네티스에 익숙한 사용자는 엣지 컴퓨팅 환경을 쉽게 관리할 수 있죠. • 리소스 제약 환경 지원: 엣지 디바이스는 일반적으로 제한된 컴퓨팅 자원을 가지고 있습니다. KubeEdge는 이러한 환경을 고려하여 설계되었기 때문에, 리소스가 제한된 환경에서도 효율적으로 작동합니다. • 오프라인 작동 지원: 엣지 노드는 네트워크에 연결되어 있지 않더라도, 일정 부분을 독립적으로 작동할 수 있습니다. 이는 인터넷 연결이 불안정한 환경에서 매우 유용합니다. • 경량화된 엣지 컴포넌트: KubeEdge는 엣지 측에 'EdgeCore'라는 경량화된 컴포넌트를 사용합니다. EdgeCore는 IoT 디바이스와의 통신/관리를 담당합니다. • 효율적인 통신: 클라우드와 엣지 사이의 통신은 *MQTT3와 같은 프로토콜을 사용하여 효율적으로 이루어집니다. 이는 데이터의 신속한 전송과 처리를 가능하게 합니다. *3. MQTT: Message Queuing Telementry Transport의 약자로 경량 메시지 전송 프로토콜 │KubeEdge 구성도 KubeEdge 구성도를 살펴보면 크게 Cloud, Edge, Device로 나누어져 있는데요. 각각 구성요소에 대한 설명은 아래와 같습니다. • Edged: Edge에서 컨테이너화된 애플리케이션을 관리합니다. 이는 엣지 디바이스에서 애플리케이션을 배포하고 실행하는 역할을 합니다. • EdgeHub: Edge에 위치한 통신 인터페이스 모듈로, 엣지 컴퓨팅을 위해 클라우드 서비스와 상호 작용하는 *웹 소켓4 클라이언트입니다. 클라우드와 실시간 데이터 통신을 담당합니다. • CloudHub: 클라우드에서의 통신 인터페이스 모듈입니다. 클라우드 측의 변경 사항을 감시하고, EdgeHub에 메시지를 캐싱하고 보내는 역할을 담당하는 웹 소켓 서버입니다. • Edge Controller: Edge 노드를 관리하는 모듈입니다. 이 모듈은 데이터를 특정 엣지 노드로 전달될 수 있도록, 엣지 노드와 포드 *메타데이터5를 관리합니다. 즉 Edge Controller는 쿠버네티스 컨트롤러 역할을 확장하여, 엣지 컴퓨팅 환경에서도 효율적인 노드 관리와 데이터 흐름을 가능하게 합니다. • EventBus: MQTT를 사용하여 내부 엣지 통신을 처리하는 모듈입니다. 이는 MQTT 서버와 상호 작용하여 다른 구성 요소에 게시와 구독 기능을 제공하는 MQTT 클라이언트 역할을 합니다. • Device Twin: 장치 메타 데이터를 처리하는 장치용 소프트웨어 미러입니다. 이 모듈은 장치 상태를 처리하고 이를 클라우드에 동기화하는 데 도움을 줍니다. 또한 경량 데이터베이스(SQLite)에 연결되어, 애플리케이션에 대한 쿼리 인터페이스도 제공합니다. • MetaManager: Edge 노드에서 메타데이터를 관리하는 모듈입니다. 이는 Edged와 EdgeHub 사이의 메세지 프로세서로, 경량 데이터베이스(SQLite)와의 메타데이터를 저장/검색하는 역할을 담당합니다. *4. 웹 소켓: 웹 브라우저와 서버 간의 실시간 양방향 통신을 가능하게 하는 프로토콜 *5. 포드 메타데이터: 파일 원본 데이터 외에 추가적인 속성이나 정보를 포함하는 메타데이터 이러한 각 구성 요소는 엣지와 클라우드 간의 원활한 통신, 애플리케이션 배포, 데이터 관리 등을 담당하여 엣지 컴퓨팅의 성능과 효율성을 극대화합니다. 이를 통해 실시간 데이터 처리와 안정적인 시스템 운영이 가능하죠. │엣지 컴퓨팅과 KubeEdge 미래 전망 그렇다면 엣지컴퓨팅과 KubeEdge 미래 전망은 어떨까요? 엣지 컴퓨팅과 KubeEdge의 결합은 데이터 생성 지점에서 즉시 처리를 가능하게 하여 지연 시간을 줄이고, 클라우드 네이티브 애플리케이션을 엣지 환경에서도 원활하게 실행할 수 있도록 지원합니다. 따라서 이러한 기술의 결합은 5g와 함께 자율주행차, 스마트 시티 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌며, 향후 지속적인 성장이 예상됩니다. IDC에 따르면, 전 세계 엣지 컴퓨팅 지출은 2023년 2080억 달러에서 2026년까지 연평균 13.1%씩 성장하여 3170억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 디지털 전환 이니셔티브의 중요한 요소로 엣지 컴퓨팅의 역할이 확대되면서 더욱 가속화될 예정입니다. 국내에서도 엣지 컴퓨팅과 관련한 기술 발전과 시장 확장이 활발히 이루어지고 있습니다. 정부가 민간사업에게 5G 주파수를 할당하면서 이음 5G(5G 특화망) 서비스가 시작되었고, 이를 통해 자율 주행 로봇 등의 엣지 컴퓨팅 관련 서비스가 확대되고 있습니다. 결론적으로 엣지 컴퓨팅과 KubeEdge의 결합은, 미래의 디지털 트랜스 포메이션을 가속화할 핵심 기술로 자리 잡을 것으로 전망하고 있습니다. 이들의 발전은 다양한 산업 분야에서 새로운 비즈니스 모델과 기회를 창출하여, 우리의 생활 방식을 더욱 안전하고 편리하게 만들어 줄 것입니다. 📚참고 자료 • MichaelShirer, "New IDC Spending Guide Forecasts Edge Computing Investments Will Reach $232 Billion in 2024", IDC • GordonHaff, "Edge computing: 4 trends for 2023", enterprisersproject • ShirleyStark, "Future Of Edge Computing: Top 6 Trends 2023", justtotaltech • TonyFyler, "Edge computing trends in 2023", techhq • Bluefriday, "KubeEdge concept", tistory • Mansoor Ahmed, "Kubernetes Native Edge Computing Framework, KubeEdge", linkedin • "TDK의 고급 HDD 헤드 기술은 사회의 디지털 변혁을 가속화합니다", shunlongwei • 양대규기자, 엣지에서 AI와 시각적 처리가 증가하는 이유, aitimes 2024.07.26
기술이야기 무선 AP에 대해서 꼭 알아야 할 세 가지 기술이야기 무선 AP에 대해서 꼭 알아야 할 세 가지 지난 시간에는 무선 AP를 '어떻게' 하면 효과적으로 관리할 수 있는지에 대한 TIP을 알려 드렸었는데요(링크). 여기서 잠깐, 무선 AP란? '무선 AP'는 Access Point의 약자로 Wireless Access Point 라고 하며, WAP으로 불리기도 합니다. 실제 인터넷으로 연결되는 신호는, 무선 신호를 받아서 유선 신호 체계로 전달해 주는 매개체가 필요한데요. 이를 AP가 담당합니다. 이름 그대로 Access Point로서 유선 신호를 무선으로 바꿔주거나, 무선 신호를 유선으로 바꾸는 접촉 지점의 역할을 하죠. 이번 시간에는 구성요소, 주요 활용사례, 관리 시스템 등 AP와 관련해서 꼭 알아야 할 세 가지를 살펴볼 예정입니다. 우선 그전에 무선 AP가 최근에 '왜' 필요해졌는지부터 짚어보겠습니다. │무선 AP의 필요성 무선 AP는 일반적인 유선 공유기보다, 설치 장소에 구애받지 않는다는 점에서 차별점을 가지고 있습니다. 무선 안테나가 AP에 자체적으로 내장되어 있고 PoE 기능을 통해 일반적인 가정에서 사용하는 유선 공유기보다 자유롭게 설치될 수 있죠. 이외에도 AP는 아래와 같은 특장점으로 각광받고 있습니다. 가용성 무선 AP는 일반적인 유무선 공유기보다 무선으로 연결된 기기를 더 많이 수용할 수 있는데요. 대규모 인원을 수용해야 하는 기업/공공 지자체/백화점/카페 등 대규모 클라이언트가 필요한 장소의 원활한 네트워크 연결을 용이하게 한다는 점에서 가용성이 뛰어납니다. 관리적 측면 무선 AP는 자신을 포함하여 대역을 무선으로 연결해 주는 기능이 기본적인 역할입니다. 하지만 부가적으로 무선관리 시스템으로부터 중앙 컨트롤을 받으며, 클라이언트의 통신 상태를 체크하는 기능을 가지고 있는데요. 사용자 확인부터 트래픽 양, 웹 접속 권한 설정과 알람까지 폭넓은 관리 기능을 제공하고 있습니다. 대규모 클라이언트 지원 일반적인 가정이 아닌 학교/기업/공공장소와 같은 대규모 클라이언트에 동시 접속을 하기 위해선, 대규모 접속을 처리할 수 있는 무선 AP가 필요합니다. 일반적인 공유기의 경우 약 한정된 IP만 할당받을 수 있으며, 인원이 많아질수록 속도 저하나 부하가 발생하기 때문이죠. 반면 무선 AP는 이러한 대규모 환경에서 접속을 효과적으로 처리할 수 있습니다. 편리성 무선 AP는 *SSID(Service Set Identifier)1가 하나로 통합되어, 접속 환경이 달라지더라도 무선 신호를 다시 잡을 필요가 없습니다. 반면 가정용 공유기의 경우 SSID가 별도로 분리되어 있어, 무선 신호 연결을 할 때마다 별도의 인증 절차를 거치게 되죠. 물론 공유기도 AP 모드로 SSID를 통합하여 사용할 수 있지만, 이는 네트워크 속도의 저하를 일으킬 수 있습니다. *SSID1: Wifi 공유기 검색할 때 나오는 명칭 이름(ex. SK_WifiXXXX) │무선 AP를 활용한 주요 사례 무선 AP는 앞에서도 언급했지만 대규모 환경에 적합하여, 다양한 분야에서 지속적으로 확대되고 있는데요. 몇 가지 대표적인 사례를 통해 좀 더 살펴보겠습니다. 디지털 뉴딜 정책 : 공공 와이파이 전환 사업 한국지능정보진흥원(NIA)에서는 2023년에 전국의 공공장소에 무선 인터넷 인프라를 대폭 확장하는 사업을 진행했습니다. 이 계획에 따라 그 해에만 4,400개의 새로운 공공장소에 공공 와이파이가 설치되어, 전체적으로 5.8만 개의 공공장소에서 공공 와이파이를 이용할 수 있게 되었습니다. 당진시 공공 와이파이 존 구축 당진시는 2018년까지 꾸준히 인구가 증가한 도시 중 하나입니다. 이러한 변화에 맞춰 교통과 물류의 인프라가 획기적으로 개선되었습니다. 더불어 당진시는 공공 와이파이 수요 증가에 대응하기 위해, Cisco AP 제품을 사용하여 시내 주요 지점에 공공 와이파이존을 확대하는 사업을 추진했습니다. 이 밖에도 국내 여러 도시에서는 스마트 시티 구축을 목표로, 도시 곳곳에 무선 AP를 설치하여 시민들이 어디서나 인터넷에 쉽게 접속할 수 있는 환경을 조성하고 있습니다. 대형 쇼핑몰, 카페 체인점(ex. 스타벅스), 호텔 등 상업 시설에서도 고객 경험 개선을 위해 무선 AP를 활용한 와이파이 서비스를 제공하고 있죠. 그렇다면 네트워크 환경에서 AP가 잘 관리될 수 있도록, 필수적으로 확인해야 하는 구성 요소는 무엇일까요? │무선 AP의 네트워크 환경 구성 요소 [그림] 무선 AP의 네트워크 환경 구성 요소 무선 AP를 구축하고 잘 관리하기 위해서는 AP 컨트롤러, LWAPP 프로토콜, PoE, UI 구성 요소들이 필요한데요. 각각 구성 요소들이 어떤 역할을 하는지 파악해 보겠습니다. AP 컨트롤러 AP 컨트롤러(WLC, Wireless Lan Controller)는 다량의 AP를 관리합니다. AP의 작동 상태를 실시간으로 모니터링하며, 접속 상태 확인과 AP 설정하는 역할을 담당하죠. 또한 로드밸런싱(대역폭 분산)과 함께 일부 AP 장애 시 주변 AP를 통한 장애 감지 기능, 플랫폼을 통한 클라이언트 접속 상태에 대한 실시간 모니터링 기능을 제공합니다. LWAPP 프로토콜 이때 AP 컨트롤러와 무선 AP 간의 통신을 위한 프로토콜인 LWAPP(Lightweight Access Point Protocol)가 필요한데요. LWAPP 프로토콜을 통해 각 AP는 컨트롤러로부터 자동으로 구성되고, 보안 업데이트를 받으며, 사용자 접속을 관리할 수 있기 때문이죠. 예를 들어 LWAPP 프로토콜 덕분에 쇼핑몰 방문객들은 어디서나 끊김 없는 와이파이 접속을 경험할 수 있으며, 운영자는 효율적으로 네트워크를 관리할 수 있습니다. PoE PoE(Power of Ethernet)는 무선 AP에 붙어 있는 이더넷 전원 장치로, 인터넷 케이블 하나에 데이터와 전원을 동시에 보내는 기술입니다. PoE를 이용하여 전원 코드를 따로 꽂을 필요가 없어, 설치가 간편하죠. 또한 별도의 어댑터 연결 없이 PoE 전송이 가능한 WAN 케이블 연결만 하면, 네트워크 기능과 전원 기능을 모두 구현할 수 있습니다. 이를 통해 AP의 벽면이나 천장에 설치가 가능합니다. UI AP 컨트롤러와 연계된 UI(UserInterface)로 AP 관리가 가능하며, AP에 연결된 클라이언트까지 확인할 수 있습니다. UI 화면을 통해 어느 정도의 트래픽을 사용했는지 확인할 수 있으며, AP의 이름(SSID)과 암호를 지정할 수 있습니다. 또한 AP에 연결된 클라이언트의 외/내부 관리가 가능합니다. Cisco Meraki와 Ruckus의 경우, AP 컨트롤러와 AP를 웹 화면으로 관리할 수 있는 UI 환경을 제공하는데요. 다음 사례를 통해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. │무선 AP와 컨트롤러 관리 시스템 앞에서 살펴본 것처럼 대규모의 무선 AP와 컨트롤러를 관리하기 위해서는 UI 환경, 즉 '모니터링'이 필수적인데요. 무선 AP와 컨트롤러를 모니터링할 수 있는 대표적인 사례를 살펴본다면 다음과 같습니다. Cisco Meraki [그림] Cisco Meraki 주요 장비 Cisco Meraki는 Cisco의 주요 AP, WAN, 스위치, 제품에 대한 모니터링이 가능합니다. Cisco 자체의 대시보드를 통해 장비와 현황 헬스 체크가 가능하며, 클라이언트의 실시간 사용속도와 AP에 연결된 클라이언트 리스트 역시 확인할 수 있죠. 또한 구글맵을 연동하여 주요 네트워크 장비의 위치 기반 모니터링이 가능합니다. Ruckus Networks Ruckus는 자사 네트워크 장비인 스위치, AP, AP 컨트롤러와 클라우드 관리 시스템을 제공하는 AP 전문 기업입니다. 컨트롤러와 연계된 웹 UI로 네트워크 상태를 원격으로 파악할 수 있죠. 또한 Ruckus의 대시 보드를 통해 주요 장비의 네트워크의 지리적 위치와 AP, 그리고 클라이언트 모니터링이 가능합니다. WNMS AP 벤더가 제공하는 AP 컨트롤러 관리 솔루션 외에도 WNMS(Wireless Network Monitoring System)를 통한 이기종 AP 관리가 가능합니다. 대규모 엔터프라이즈 환경에서는 다양한 이기종의 AP를 사용하는 경우가 많은데요. 이러한 환경에서 WNMS는 트래픽과 클라이언트 사용량을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 종류의 AP를 함께 관리할 수 있습니다. 이처럼 다양한 제조사의 AP를 하나의 시스템에서 통합적으로 관리할 수 있기 때문에, 대규모 환경에서 네트워크 관리를 효율적으로 운영할 수 있겠죠. [그림] Zenius-WNMS 모니터링 뷰 Zenius-WNMS 모니터링 화면을 보며 좀 더 자세히 살펴볼게요. Cisco와 Ruckus는 자사의 AP 무선 장비만 모니터링할 수 있는 솔루션인 반면, Zenius-WNMS는 AP 장비의 전체 운영 상황과 세부정보들을 모니터링할 수 있습니다. 컨트롤러, AP 장비 운영 상태, 벤더명, 주요 모델 및 트래픽 현황, 접속된 클라이언트 수 등 또한 확인이 가능합니다. [그림] Zenius-WNMS로 보는 무선 AP 트래픽 현황 이뿐만 아니라 Zenius-WNMS는 현재 운영중인 AP의 2.4GHz 대역, 5GH 대역에서의 트래픽 현황과 연결된 클라이언트 이벤트 현황도 모니터링할 수 있습니다. 다양한 감시 항목 설정을 통해, 주요 AP와 관련된 장애 이벤트와 운영 항목에 대한 모니터링도 가능합니다. 이를 통해 네트워크 관리자는 복잡한 네트워크 환경에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 빠르게 대응할 수 있고, 네트워크의 성능 저하를 일으킬 수 있는 요소를 즉각적으로 식별하고 조치할 수 있죠. [그림] **대학교 종합상황판 Zenius-WNMS의 대표적인 사례로 **대학교를 들어볼 수 있는데요. 3,000여 개 이상의 대량 무선 AP를 관리하기 위해 통합 대시보드 UI 환경을 구축하였습니다. 이처럼 대규모 환경에서도 Zenius-WNMS는 효과적으로 무선 네트워크를 관리할 수 있습니다. 무선 AP와 이를 구성하는 요소들을 관리하는 체계적인 모니터링 시스템은, 이제 현대 사회에서 필수적으로 자리 잡았습니다. Zenius-WNMS을 활용하여 무선 AP를 하나의 시스템에서 통합적으로 관리하고, 대량의 무선 AP를 효율적으로 관리해 보세요! 2024.05.21
기술이야기 SDN(소프트웨어 정의 네트워크)의 주요 특징과 성공사례는?! 기술이야기 SDN(소프트웨어 정의 네트워크)의 주요 특징과 성공사례는?! 지메일, 유튜브, 구글맵스, 구글 클라우드까지.. 구글은 자사의 다양한 서비스들이 어디에서나 원활하게 돌아갈 수 있도록, 전 세계 곳곳의 수많은 데이터 센터를 운영하고 있습니다. 구글의 한 데이터 센터 전경(출처ⓒ google.com) 그리고 이 데이터 센터간의 효율적이고 안정적인 '네트워크' 구축을 위해, 다양한 노력을 펼치고 있습니다. 사용자에게 빠른 서비스를 제공하기 위해선 데이터 센터간의 높은 연결성과 효율성이 필수조건이기 때문이죠. 구글의 네트워크 운영은 2012년에 큰 전환점을 맞이합니다. 이 변화의 중심에는 SDN(Software Defined Network, 소프트웨어 정의 네트워크)이란 기술이 있는데요. 구글의 네트워크 운영 효율과 안정성을 극적으로 개선시킨 SDN은 과연 무엇일까요? 우선 SDN의 주요 특징부터 살펴보겠습니다. ㅣSDN의 두 가지 핵심특징 SDN은 네트워크 관리를 간소화하고 네트워크 구성의 유연성을 높이기 위해 고안된 기술입니다. SDN에는 두 가지 핵심적인 특징이 있는데요. 첫 번째 특징, 컨트롤 플레인과 데이터 플레인의 분리 SDN을 대표하는 첫 번째 특징은, 네트워크 장비의 전반적인 데이터를 중앙 집중적으로 관리할 수 있는 컨트롤 플레인(Control Plane)과, 트래픽 전송 역할을 하는 데이터 플레인(Data Plane)이 분리된 것입니다. 이러한 분리에 따른 두 가지 효과를 살펴보겠습니다. (1) 최적의 로드밸런싱이 가능해짐 기존에는 라우터와 스위치 등의 네트워크 장비가 경로를 결정했었습니다. 이 장비들은 주로 최단 경로 알고리즘을 통해 패킷을 전달하기 때문에, 네트워크 관리자가 특정 경로를 원하는대로 설정하기엔 어려움이 있었습니다. 즉 '로드밸런싱'이 어려웠었죠. 하지만 SDN은 이러한 상황의 변화를 가져왔습니다. [그림] SDN 로드밸런싱 예를 들어 보겠습니다. 기존에는 경로 정보가 있을 때 U에서 나가는 트래픽을 V와 X에 각각 분산시키고 싶을 경우, 기존의 최단 알고리즘을 통하면 항상 최단의 경로로만 라우팅할 수 있었습니다. 하지만 위 [그림]처럼 SDN을 사용하면 네트워크 관리자는 전체 네트워크의 상태를 실시간으로 파악하고, 트래픽을 V와 X로 균등하게 분산시키는 등 세밀한 조정을 할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크의 효율성을 극대화하고, 트래픽 과부하나 장애 발생 시 빠르게 대응할 수 있게 되었죠. (2) 비용 절감과 효율성 증대 SDN을 통해 기업들은 고가의 전용 네트워크 장비를 사용하지 않고도, 필요한 네트워크 기능을 구현할 수 있게 되었습니다. 이에 따라서 초기 장비 투자 비용(CapEx)과 네트워크의 운영 비용(OpEx)을 모두 줄일 수 있습니다. 또한 네트워크 관리의 자동화와 최적화로 운영의 효율성을 높여주며, 장기적으로는 인적 자원에 대한 비용 절감으로도 이어집니다. 두 번째 특징, 중앙 집중식 관리 시스템 SDN을 대표하는 또다른 특징은 소프트웨어(SDN 컨트롤러)가 중앙에서 제어한다는 것입니다. 이 소프트웨어가 네트워크의 '두뇌' 역할을 하며, 네트워크의 각 기능이 어떻게 동작할지 지시합니다. 이러한 특징으로 인한 대표적인 효과를 살펴보겠습니다. (1) 유연성과 신속한 대응 기존 네트워크 시스템은 하드웨어 중심으로 돌아가기 때문에, 이 변화에 적응하기 위해선 실제 장비를 교체하거나 수동으로 설정을 변경해야 했습니다. 하지만 SDN에서는 모든 제어 기능이 '중앙'에서 소프트웨어로 이루어지기 때문에, 변경 사항이나 새로운 요구 사항이 발생했을 경우 관리자는 물리적 장비에 접근하거나 개별 설정을 조정할 필요없이 소프트웨어를 통해 네트워크를 즉시 업데이트할 수 있게 되었습니다. 이 덕분에 기존에 며칠이나 몇 주가 걸리던 네트워크 변경 작업을 몇 분 안에 할 수 있게 됐습니다. (2) 보안과 성능 최적화 기존의 전통적인 네트워크 관리 방식에서는, 네트워크의 각 부분에 대해서 심층적으로 들여다 보는 것이 어려웠습니다. 네트워크 장비와 시스템이 서로 다른 플랫폼과 프로토콜을 사용했기 때문에, 전체적인 네트워크 상태의 모니터링이 사실상 불가능했었죠. 하지만 SDN은 소프트웨어를 통한 중앙집중식 관리 시스템으로 이루어져 있기에, 네트워크의 모든 부분에 대한 실시간 통합 관리가 가능합니다. 이를 통해서 보안 위협을 빠르게 식별하고 대응할 수 있게 되었죠. 또한 트래픽 패턴을 정밀하게 분석하여 재분배하고, 트래픽 병목 현상을 예방하여 전반적인 네트워크 성능도 개선할 수 있게 됐습니다. SDN의 두 가지 특징과 그로 인한 효과를 알아봤는데요. 이제 SDN의 아키텍처와 구현 방식에 대해서도 한번 살펴보겠습니다. ㅣSDN의 아키텍처와 구현 방식 SDN 아키텍처: 세 가지 주요 계층 SDN은 네트워크 관리를 더 유연하고 효율적으로 만들기 위해, '세 가지' 주요 계층으로 구성되어 있습니다. 세 가지 계층은 앞서 언급했던 Control Plane(컨트롤 플레인)과 Data Plane(데이터 플레인), 그리고 Application Plane(응용 프로그램 계층)입니다. 각 계층은 네트워크를 관리하고 운영하는데 있어 중요한 역할을 하는데요. 각 계층별 역할과 연관성에 대해서 알아보겠습니다. 우선 아래 [그림]에 가장 하단에 위치한 Data Plane(데이터 플레인)은 Control Plane(컨트롤 플레인)이 내린 결정에 따라 실제 데이터 패킷(Data packet)을 전송하는 역할을 합니다. 데이터 플레인은 스위치, 라우터 같은 물리적 장비를 통해 구현되며, 이들 장비는 데이터 패킷을 처리하고 전달하죠. [그림] SDN 아키텍처 중간에 위치한 Control Plane(컨트롤 플레인)은 네트워크에서 어떤 데이터가 어디로 가야 하는지 결정하는 역할을 합니다. 즉 Control Plane(컨트롤 플레인)은 네트워크 트래픽을 어디로 보낼지 결정하는 역할을 합니다. 가장 위에 위치한 Application Plane(응용 프로그램 계층)은 사용자에게 서비스를 제공하는 소프트웨어 애플리케이션을 말합니다. 이 계층은 SDN의 나머지 두 계층 위에 있으며, 네트워크의 다양한 리소스를 활용해 실제 사용자에게 서비스를 제공합니다. 클라우드 스토리지 서비스나 스트리밍 서비스 같은 것이 여기에 해당됩니다. 이 서비스들은 Control Plane(컨트롤 플레인)과 Data Plane(데이터 플레인)을 통해 데이터를 주고 받으며, 사용자에게 콘텐츠를 제공하죠. 이처럼 세 계층은 서로 밀접하게 연결되어 있습니다. 다시 말해 Control Plane(컨트롤 플레인)이 네트워크의 전반적인 관리와 결정을 담당하면, Data Plane(데이터 플레인)은 그 결정을 바탕으로 실제 데이터를 전송하죠. 그리고 Application Plane(응용 프로그램 계층)은 이 모든 네트워크 인프라 위에서 동작하며, 최종 사용자에게 서비스를 제공합니다. SDN의 구현 방식 위에서 살펴본 것 처럼 SDN은 세 개의 층으로 이루어져 있는데요. 이 각각의 층이 '제대로' 역할을 수행하기 위해서 꼭 필요한 것이 SDN Controller, OpenFlow 프로토콜입니다. OpenFlow 프로토콜은 SDN 컨트롤러와 네트워크 장비 사이에서 동작하는 프로토콜입니다. 컨트롤 플레인과 데이터 플레인 사이의 소통을 담당하고 있죠. OpenFlow 프로토콜은 컨트롤 플레인이 네트워크 장비에 구체적인 지시를 내리고, 그 지시에 따라 트래픽을 어디로 보낼지 결정할 수 있게 해줍니다. [그림] SDN 컨트롤러, OpenFlow 프로토콜 SDN 컨트롤러는 이 모든 과정을 조율하는 '중앙 집중식 지휘소'라 할 수 있는데요. 컨트롤러는 네트워크의 전반적인 상황을 파악하고, 데이터 플로우를 최적화하기 위한 결정을 내리며, OpenFlow를 통해 그 결정을 네트워크 장비에 전달합니다. 컨트롤러가 없다면 마치 중앙 교통 관리 시스템이 없이 각자의 판단에 따라 움직이는 차량들처럼 혼란스러워 지겠죠. 이처럼 SDN 컨트롤러와 OpenFlow 프로토콜을 통해 구현된 중앙 집중식 네트워크 관리는 효율적이고 유연한 트래픽 조정을 가능하게 합니다. 이제 마지막으로 맨 앞에서 잠시 살펴 본 구글(Google)의 사례를 자세히 들여다보겠습니다. ㅣ사례를 통해 보는 SDN: 구글의 G-Scale 구글의 'G-Scale SDN 프로젝트(2012)'는 SDN을 가장 효과적으로 활용한 대표적인 사례입니다. 이 프로젝트는 구글이 2010년부터 진행한 OpenFlow 프로젝트의 일환으로, 구글 데이터센터 백본(BackBone)1 구간을 SDN 기반으로 전환하는 대담한 시도였죠. 구글 이 프로젝트를 통해 성취한 결과는 인상적인 수준을 넘어, 네트워크 관리 방식에 혁신을 일으켰다고 평가받고 있습니다. 구글은 얻은 대표적인 세 가지 이득을 살펴보겠습니다. *1: 백본: 전산망 속에서 근간이 되는 네트워크를 연결시켜주는 대규모 전송회선 [그림] 구글 G-Scale 프로젝트를 통해 구축된 데이터 센터(2012) 1. 인프라 리소스의 최적 활용 구글은 OpenFlow를 기반으로 한 SDN을 적용해 기존에 40~50% 수준에 머물렀던 네트워크 인프라의 활용도를 거의 100% 가까이 끌어올렸습니다. 기존 네트워크 시스템에서는 다양한 벤더의 장비들이 서로 완벽하게 호환되지 않은 문제로 인해, 전체 네트워크 장비의 효율성이 제한되곤 했었죠. 하지만 구글의 SDN 구현은 이러한 한계를 넘어서, 네트워크 자원을 훨씬 유연하게 관리할 수 있는 방법을 제시할 수 있게 했습니다. 2. WAN 대역의 경로 최적화 WAN(Wide Area Network)에서의 데이터 전송 속도와 효율성은, 전 세계 사용자들에게 고품질의 서비스를 제공하는 데 핵심적인 요소인데요. 구글은 SDN을 통해 이러한 WAN 대역의 데이터 전송 경로를 최적화하여, 사용자 경험을 크게 향상시킬 수 있었습니다. 이는 전 세계 서비스를 제공하는 구글에게 있어 대단히 중요한 성과였죠. 3. 네트워크 구축 비용의 절감 구글은 SDN 컨트롤러와 화이트박스 스위치의 조합을 통해, 데이터센터 내 네트워크 구축 비용을 대폭 낮출 수 있었습니다. 화이트박스 스위치는 사용자가 네트워크 장비의 동작방식을 직접 결정할 수 있게 하는 개방형 장비로, 구글은 이를 통해 더 효율적이고 경제적인 네트워크 인프라를 구축할 수 있게 됐습니다. 또한 구축 비용의 절감 뿐 아니라 전반적인 서비스 품질의 향상 효과도 거둘 수 있었습니다. [그림] 구글의 다양한 SDN 기술 이처럼 구글의 'G-Scale SDN 프로젝트'는 단순히 기술적 성공을 넘어서, 전 세계 통신사와 네트워크 장비 제조사들이 SDN을 도입하고 네트워크 가상화에 뛰어들게 만든 결정적 계기가 되었습니다. 구글은 여기서 한 발자국 더 나아가 BGP, Espresso, B4, Andromeda, Jupiter 등 다양한 SDN 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다. 이러한 노력은 네트워크의 효율성을 극대화하고, 비용을 최적화하여, 데이터 중심의 세계에서 경쟁력을 유지하고, 사용자에게 더 나은 서비스를 제공하는 성과를 만들어내고 있습니다. 구글의 G-Scale 프로젝트라는 큰 성공을 만들어낸 SDN도 '어떻게 하면 안정적으로 네트워크를 관리하고 운영할 수 있을까?'라는 고민에서 시작됐습니다. 네트워크 관리의 중요성은 더욱 더 커지고 있습니다. SDN이라는 혁신적인 기술을 바로 도입하는 것도 물론 좋지만, 그 전에 현재의 네트워크를 제대로 모니터링 하고 있는지 부터 점검해봐야 합니다. 여러분의 네트워크는 제대로 관리되고 있나요? 2024.05.09
기술이야기 무선 AP를 WNMS를 통해 올바르게 관리하는 방법 기술이야기 무선 AP를 WNMS를 통해 올바르게 관리하는 방법 이제 어디서나 인터넷을 빠르고 쉽게 이용하는 것은 '기본'이 되었습니다. 우리나라 정부와 지차체는 공공장소에서의 무료 와이파이(WiFi) 접근성을 높이기 위해, 공공와이파이 확대 프로젝트를 진행하고 있습니다. 한국 지능정보사회진흥원(NIA)에서는 23년에 공공와이파이를 4,400개소에 신규 구축하여 총 5만 8000개소의 공공장소에서 이용할 수 있게 된 것이죠. 또한 교육부에서는 디지털뉴딜 사업의 일환으로 「전교실 무선망 구축 사업」을 크게 확대시켜, 약 21만 개의 무선 AP(Access Points)를 교실에 설치했습니다. 이를 통해 온라인 학습 자료의 접근성을 높이고, 디지털 콘텐츠의 활용을 원활하게 하고 있습니다. 이 밖에도 대형 쇼핑몰, 카페 체인점, 호텔 등 무선 AP의 활용 범위가 지속적으로 확대되고 있는데요. 하지만 여러 장소에서 더 많은 무선 AP들이 설치됨에 따라, AP를 감지하고 관리하는 부분의 필요성이 커지고 있습니다. 이에 따라 AP를 중앙에서 관리할 수 있는 WLC(Wireless LAN Controller, 무선랜 컨트롤러)나 WNMS(Wireless Network Management System)의 중요성도 점점 더 커지고 있습니다. 이 중에서도 광범위한 네트워크 관리 기능을 제공하는 WNMS를 활용하는 사례가 많은데요. 오늘은 WNMS를 통해 '제대로' 무선 AP를 관리할 수 있는 방법을 알아보겠습니다. ㅣ무선 AP를 효과적으로 관리하는 법 WNMS는 AP 장비와 컨트롤러에 수집된 데이터를 바탕으로, 다양한 View를 통해 실시간으로 성능을 모니터링하고, 개선할 수 있도록 돕는 시스템입니다. 즉 무선 네트워크의 '눈'이 되어, 사용자들이 일상생활이나 업무에서 끊김 없이 높은 품질의 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있도록 제공하죠. 하지만 WNMS을 무조건 도입만 한다고 해서 AP와 컨트롤러를 올바르게 관리할 수 있을까요? WNMS를 제대로 '잘' 이용하기 위해서는, 다음과 같은 2가지 핵심 개념을 기억해야 합니다. 하나, AP 장비를 한눈에 모니터링할 수 있어야 합니다 우선 핵심 개념 첫 번째는 여러 위치에 분산된 무선 AP와 컨트롤러를 한눈에 쉽게 모니터링할 수 있어야 한다는 점입니다. 다시 말해, 네트워크 관리자가 AP의 핵심 현황들을 종합적으로 모니터링할 수 있어야 하죠. 예를 들어 AP가 네트워크에 연결되어 정상적으로 작동하는지(UP), 연결이 끊어지거나 오류 상태가 있는지(Down)는 필수적으로 확인할 수 있어야 합니다. AP Up/Down은 무선 네트워크 관리의 핵심 요소로, 네트워크의 신뢰성과 성능을 보장하는 데 필수적이기 때문이죠. 또한 전송량이 높은 AP와 전송량이 많은 사용자 또한 파악할 수 있어야 합니다. [그림] Zenius-WNMS : 핵심 요약 페이지 Zenius(제니우스) WNMS를 통해 구체적으로 살펴볼까요? Zenius WNMS는 무선 AP 관제 상황에 대한 핵심 요약 페이지를 제공하여, 한 화면에서 무선 네트워크 상황을 일목요연하게 확인할 수 있습니다. AP의 핵심 현황인 AP Up/Down 상태는 물론, 전송량이 높은 AP 장비, 사용자 별로 전송량이 많은 항목들을 Top 10으로 선별하여 제공하고 있죠. 이처럼 AP 핵심 요약 페이지를 통해 무선 네트워크 상태를 신속하게 파악할 수 있습니다. 둘, AP 장비의 성능을 직관적으로 확인할 수 있어야 합니다 두 번째 핵심 개념은 컨트롤러에 연결된 무선 AP 장비별 성능을 직관적으로 확인할 수 있어야 한다는 점입니다. 특히 각 AP 별로 In/Out bps(bits per second) 정보를 기간 단위로 성능 추이를 확인할 수 있어야 하는데요. 이는 네트워크 트래픽의 흐름을 파악하여, 어느 시간대에 트래픽이 집중되는지를 알 수 있는 중요한 지표이기 때문이죠. 이에 따라 잠재적인 네트워크 문제나 과부하 상황을 사전에 식별하고, 이에 대응할 수 있습니다. 쉽게 예를 든다면 온라인 대형 쇼핑몰에서 특별 이벤트 기간일 경우 방문객이 급증하곤 하는데요. 이때 WNMS를 통해 AP 별 In/Out bps 정보를 모니터링한다면, 트래픽 패턴을 파악할 수 있습니다. 이 정보를 바탕으로 관리자는 네트워크 용량을 사전에 조정하고, 방문객에게 끊김 없는 와이파이 서비스를 제공할 수 있게 되죠. [그림] Zenius-WNMS : AP 장비 성능 모니터링 페이지 Zenius WNMS를 통해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 위 이미지에 나와있듯이, Zenius WNMS는 무선 AP 장비 별 In/Out bps 성능 추이를 직관적으로 모니터링할 수 있습니다. 특정 시간대에 데이터 트래픽이 집중되는 경우, 추가적인 네트워크 자원을 할당하여 사용자의 불편을 최소화할 수 있죠. 이처럼 네트워크의 전반적인 성능을 평가하고, 필요한 경우 네트워크 구성을 조정하여, 전체 성능을 최적화할 수 있습니다. 또한 커서의 움직임에 따라 실시간으로 In/Out bps와 AP 사용자 수를 동시에 확인할 수 있습니다. 이에 따라 평소보다 많은 데이터를 소비하는 AP나, 비정상적으로 많은 사용자가 연결된 AP를 모니터링하고 조치할 수 있죠. 이처럼 가시성 높은 직관적인 UI를 통해 네트워크의 성능을 지속적으로 개선하고, 사용자에게 최적의 서비스를 제공할 수 있습니다. [그림] Zenius-WNMS : AP 장비 세부 항목별 추이 모니터링 뿐만 아니라 관리하고 있는 무선 AP 장비와 컨트롤러 페이지를 각각 한눈에 확인할 수 있고, 성능 항목에 대해서 일/주/월/년 기간 별 추이 모니터링도 지원하고 있습니다. 이를 통해 장기적인 네트워크 사용 패턴을 파악할 수 있으며, 예측 가능한 네트워크 용량 계획을 수립할 수 있습니다. 。。。。。。。。。。。。 스마트시티 구축, IoT(사물인터넷)의 증가, 산업 자동화 확대 등 무선 네트워크를 활용한 다양한 분야에서 WNMS의 역할이 확대되고 있습니다. 앞서 언급했듯 WNMS는 '사용자 입장'에서 무선 AP 장비와 성능을 직관적으로 모니터링할 수 있는지가 매우 중요합니다. 사용자가 손쉽게 네트워크 상태를 확인할 수 있어야, 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있기 때문이죠. 분산된 AP 장비에 대한 통합 모니터링 UI를 제공하여 장애 발생 시 빠른 조치를 할 수 있게 하는 Zenius(제니우스) WNMS와 같은 도구를 활용하여, 성공적으로 무선 AP를 관리하시길 바랍니다! 2024.03.04
기술이야기 쿠버네티스를 통해 본 컨테이너 오케스트레이션 기술이야기 쿠버네티스를 통해 본 컨테이너 오케스트레이션 ‘쿠버네티스(kubernetes)’는 2013년 구글에서 공개한 이후 컨테이터 오케스트레이션 도구의 표준으로 자리 잡았습니다. CNCF의 1호 졸업 프로젝트이기도 한 쿠버네티스는 지속적인 릴리즈를 거쳐 꽤 성숙한 제품이 됐는데요. 쿠버네티스는 컨테이너화된 어플리케이션을 자동으로 배포하고 스케일링 및 관리하기 위한 컨테이너 오케스트레이션 도구라고 간단하게 정의할 수 있습니다. 일반적으로 컨테이너를 사용할 때 ‘도커(Docker)’를 많이 사용한다는 이야기를 들으셨을 것입니다. 도커는 컨테이너를 쉽게 만들고, 내려받고, 공유할 수 있도록 사용되는 컨테이너 플랫폼입니다. 온프레미스 환경 아래의 배포에서 가상환경의 배포로 발전하고 더 나아가 컨테이너 환경 아래에서 리소스를 관리하게 되면서, 도커는 컨테이너 런타임의 표준으로 자리 잡았습니다. 이미지 출처 ⓒ https://kubernetes.io/ko 컨테이너 환경의 배포는 온프레미스 환경과 가상화 환경의 배포보다 관리는 용이하지만, 컨테이너 수가 많아지게 되면서 부하 분산과 안정적인 배포를 위해 관리해야 할 필요성이 지속적으로 증가하였습니다. 이 때 등장하는 것이 컨테이너의 오케스트레이션 도구라고 할 수 있는 쿠버네티스입니다. 이번 시간에는 컨테이너 오케스트레이션의 주요 도구인 쿠버네티스를 통해 컨테이너 오케스트레이션에 대해 알아보고자 합니다. │쿠버네티스의 주요 목적 쿠버네티스의 주요 목적을 이해하려면 컨테이너 오케스트레이션의 개념을 먼저 짚고 넘어가야 합니다. 컨테이너 오케스트레이션 위키피디아의 정의에 따르면 ‘컴퓨터 리소스 자원과 애플리케이션 및 서비스에 대한 자동화된 설정 및 관리’를 의미합니다. 이를 컨테이너에 적용하면, 여러 컨테이너에 대한 프로세스를 최적화하고 적절한 자원의 할당과 자동으로 컨테이너를 생성하고 배포할 수 있도록 해야 합니다. 소수 사용자를 위한 비교적 단순한 컨테이너 앱은 보통 별도의 오케스트레이션이 필요하지 않을 수 있습니다. 관리자가 각 컨테이너 별 리소스 자원을 할당하면 그만이겠죠. 하지만 만약 앱의 기능과 사용자 수가 사소한 수준 이상이라면, 컨테이너 오케스트레이션 시스템을 사용하지 않고 직접 해결하기 어려워집니다. 무엇보다 아키텍처의 트렌드가 모놀리식(Monolithic Architecture)에서 마이크로서비스(Microservice Architecture)로 변화하는 과정에서 컨테이너의 수는 계속 증가할 것이고 무중단 서비스, 즉 고가용성을 제공해야 하는 환경이라면 컨테이너 오케스트레이션은 원활한 서비스 구성을 위한 필수 요소라고 할 수 있습니다. 마이크로서비스 아키텍처 환경에서는 애플리케이션의 세부 기능들이 작은 서비스 단위로 분리되어 있습니다. 이 각각의 서비스를 구현하는데 컨테이너 기술이 가장 흔하게 이용되는데요, 다수의 컨테이너를 관리하는 상황이라면 위의 4가지 이슈에 대한 해답을 찾아야 합니다. │쿠버네티스의 핵심 아키텍처 앞서 살펴본 4가지 이슈를 해결하기 위해 쿠버네티스는 아래와 같은 네 가지 핵심 아키텍처로 구성되어 있습니다. ① 선언적 구성 기반의 배포 환경 쿠버네티스는 동작을 지시하는 개념보다는 원하는 상태를 선언하는 개념을 주로 사용합니다. 즉 사용자가 설정한 원하는 상태(Desired State)와 현재의 상태(Current State)가 일치하는지를 지속적으로 체크하면서 업데이트합니다. 결과적으로 ‘이렇게 되어야 해!’ 라는 선언적 방식으로 명령을 주면 쿠버네티스는 이를 해석하여 컨테이너들을 자동으로 관리하게 됩니다. ② 기능 단위의 분산 쿠버네티스에서는 각각의 기능들이 모두 독립적인 컴포넌트로 분산되어 있습니다. 앞으로 후술할 쿠버네티스 ‘APIserver’를 통해 내부 컴포넌트들을 컨트롤 하고 있습니다. ③ 클라스터 단위의 중앙 제어 쿠버네티스는 가용할 수 있는 리소스를 클러스터 > 노드 > 파드 단위로 추상화 하여 관리합니다. 각각의 클러스터를 통해 노드를 관리하고 노드 안의 컨테이너를 효율적으로 관리할 수 있습니다. ④ API 기반의 네트워킹 쿠버네티스의 구성 요소들은 오직 ‘APIserver’를 통해서만 상호 접근이 가능한 구조를 가지고 있습니다. 마스터 노드의 ‘Kubectl’라는 컴포넌트를 거쳐 실행되는 모든 명령은 이 API 서버를 거쳐 수행되며, 워커 노드에 포함된 ‘Kubelet’, ‘Kube-proxy’ 역시 API 서버를 통해 상호작용하게 되어 있습니다. │쿠버네티스의 오케스트레이션 기능 컨테이너 오케스트레이션의 핵심은 컨테이너의 프로비저닝, 배포, 네트워킹, 확장 가용성, 라이프사이클 관리, 상태 모니터링 일체를 자동화하는 데 있습니다. 쿠버네티스가 제공하는 오케스트레이션 기능은 위의 컨테이너 관리 이슈에 대한 적절한 해결책을 제공합니다. 이미지 출처 ⓒ https://kubernetes.io/ko ① 오토스케일링 (Auto-Scaling) 쿠버네티스에서 생성하고 관리할 수 있는 가장 작은 컴퓨팅 단위를 파드(Pod)라고 부르는데요. 쿠버네티스는 각 클러스터 안에 있는 노드의 CPU와 메모리 자원에 대한 할당을 Pod를 통해 자동으로 조정합니다. 만약 부하가 증가하여 리소스를 과하게 점유하고 있다면 자동으로 파드 복제본이 실행되어 가용성을 확보할 수 있습니다. ② 스케줄링 (Scheduling) 컨테이너를 일정한 알고리즘에 기초하여 구체적으로 어떤 노드에서 움직이게 할지 배치하는 것을 스케줄링이라고 합니다. ‘Kube Scheduler’라는 컴포넌트를 통해 클러스터 내에 실행할 파드를 노드에 스케줄링 할 수 있습니다. ③ 오토 힐링 (Auto-Healing) 쿠버네티스는 사용자가 지정한 컨테이너의 상태를 지속적으로 관찰하여 비정상적인 상태를 감지하면 컨테이너를 재시작하고 스케줄링을 빠르게 재시작 할 수 있습니다. 사용자의 선언적 상태에 따라 응답하지 않은 컨테이너를 새롭게 구동 시킬 수 있습니다. ④ 분산 부하 (Load-Balancing) 하나의 서비스에 여러 개의 컨테이너가 구동 시, 서비스에 들어오는 요청을 컨테이너들 사이에 균등하게 분배하여 부하를 분산시킵니다. 이를 통해 급증하는 서비스 요청에 대해 효율적인 대응이 가능합니다. │쿠버네티스의 구성요소 쿠버네티스는 총 네 가지의 구성요소로 이루어져 있습니다. 이미지 출처 ⓒ https://kubernetes.io/ko ① 클러스터 (Cluster) CNCF 재단에 따르면 클러스터는 공통의 목표를 위해 작동하는 애플리케이션의 그룹이라고 정의하고 있습니다. 쉽게 표현하면, 클러스터는 컨테이너를 통해 실행되는 여러 서비스들의 집합이라고 할 수 있겠는데요. 클러스터의 구성 목적은 애플리케이션의 효율적인 관리에 그 목적이 있습니다. 일반적으로 컨트롤 타워 역할을 하는 마스터 노드와 컨테이너가 실행되는 워커 노드로 구성되어 있습니다. ② 마스터 노드 (Master Nodes) 마스터 노드는 클러스터 전체를 관리하는 컨트롤 타워의 역할을 합니다. 대규모의 컨테이너 관리를 위해 각 워커 노드들의 리소스 사용률을 고려하여 컨테이너 배치와 모니터링이 필요한데요. 클러스터 내에서 이 역할을 수행하는 노드를 마스터 노드라고 부릅니다. ③ 워커 노드 (Worker Nodes) 워커 노드는 마스터 노드의 컨트롤을 받아 실제 컨테이너를 실행하고 쿠버네티스 실행 환경을 관리합니다. ‘Kubelet’이라는 노드 컴포넌트를 통해 파드의 실행을 직접 관리하며 APIserver와 통신하게 됩니다. 하나의 노드는 일반적으로 여러 개의 파드로 구성됩니다. 마스터 노드를 통해 파드에 대한 스케줄링을 자동으로 처리할 수 있습니다. ④ 파드 (Pod) 쿠버네티스에서 생성하고 관리할 수 있는 가장 작은 컴퓨팅 단위입니다. 위의 그림과 같이 하나의 파드 안에 다수의 컨테이너 혹은 단일 컨테이너로 구성될 수 있는데요. 쿠버네티스는 파드를 통해 컨테이너가 동일한 리소스 및 로컬 네트워크를 공유하게 합니다. 위와 같은 방식으로 컨테이너를 그룹화하면 분산된 환경에서도 동일한 하드웨어를 공유하는 것처럼 컨테이너를 서로 통신할 수 있도록 만듭니다. 파드의 사용 목적은 단순합니다. 일반적으로 서로 다른 컨테이너들이 각기 다른 기능들을 수행하며 하나의 완전한 애플리케이션으로 이루어 지게 되는데요. 이 때, 파드를 통해 각 컨테이너들의 내부 통신이 가능하게 하고 모든 컨테이너에 동일한 환경을 제공해 줄 수 있습니다. 요약하면 파드는 컨테이너가 제공하는 모든 기능을 활용하는 동시에 프로세스가 함께 실행되는 것처럼 보이게 하는 역할을 합니다. │쿠버네티스의 주요 컴포넌트 쿠버네티스의 주요 컴포턴트를 컨트롤 플레인 컴포넌트와 노드 컴포넌트로 나눠서 살펴보겠습니다. ① 컨트롤 플레인 컴포넌트 (Control Plane Components) 마스터 노드의 컨테이너, 워커 노드의 관리는 컨트롤 플레인 컴포넌트를 통해 이루어집니다. 컨트롤 플레인 컴포넌트는 클러스터 전체의 워크로드 리소스 등 주요 구성 요소들을 배포하고 제어하는 역할을 합니다. * Kube-APIserver API서버 라는 이름에서 말해주듯이 쿠버네티스의 컴포넌트와 사용자와의 접점 역할을 맡고 있습니다. 쿠버네티스에서 클러스터의 모든 구성 요소들은 오직 API서버를 통해서만 상호 접근이 가능하도록 설계되어 있습니다. 쿠버네티스의 중앙관리자라는 표현이 어울릴지 모르겠지만, 파드의 생성부터 스케줄링, etcd와의 통신까지 쿠버네티스의 모든 동작 과정에 API서버는 쿠버네티스의 중심에 있습니다. * etcd etcd는 클러스터 안의 각 구성요소에 대한 정보가 키-값 형태로 저장된 자체적인 데이터베이스입니다. 현재 클러스터에 있는 컴포넌트가 몇 개인지, 각각의 파드들이 어떤 노드에 붙어 있는지, 어떤 컨테이너를 들고 있는지에 대한 모든 정보가 etcd에 저장됩니다. 중요한 점은 etcd가 다운된다면 클러스터는 제대로 동작하지 못하게 되므로 자체적인 백업 스케줄링은 쿠버네티스 관리에 필수 요소라고 할 수 있습니다. * kube-controller-manager 컨트롤러 매니저는 클러스터 내에 작업 중인 다양한 리소스들을 모니터링하며 사용자가 설정한 원하는 상태(Desired State)와 현재의 상태(Current State)가 일치하도록 관리하는 작업을 합니다. 주요 컨트롤러로는 파드 복제를 유지해 주는 레플리카셋(ReplicaSet), 앱 배포를 세밀하게 관리할 수 있는 디플로이먼트(Deployment) 등으로 구성되어 있으며, 하나의 패키징 된 형태를 가지고 있습니다. * Kube-Scheduler 스케줄러는 각 파드들이 어떤 노드에서 작업을 수행할지 결정해 주는 역할을 맡고 있습니다. 비유하자면 작업 장소를 선택해 주는 의사 결정만 담당하고 있으며 실질적인 배치 작업은 아래 설명할 Kubelet이 담당하고 있습니다. ② 노드 컴포넌트 (Node Components) 노드 컴포넌트는 노드에서 작동하는 파드들을 관리하기 컴포넌트입니다. 워커 노드뿐 아니라 마스터 노드에서도 존재합니다. * Kubelet Kebelet은 클러스터의 모든 노드에서 실행되는 에이전트입니다. 파드의 실행을 직접적으로 관리한다고 볼 수 있는데요. 컨테이너디(Containerd), 크라이오(CRI-O) 같은 컨테이너 런타임과도 통신이 가능하며 노드 내에 구동 중인 컨테이너에 대한 라이프사이클을 관리합니다. 본래 쿠버네티스에서는 컨테이너 생성과 실행을 위한 런타임 엔진으로 도커(Docker)를 지원해왔으나, 2022년 2월 기준으로 완전히 중단되었습니다. 물론 런타임 엔진에서 도커가 제외된다는 것이 클러스터에서 도커 자체를 사용하지 못하게 된다는 뜻은 아닙니다. * Kube-proxy Kube-proxy는 노드에서 구동되는 쿠버네티스 네트워크 프록시입니다. 쿠버네티스에서 서비스라고 불리는 내부/외부 트래픽을 어느 파드로 전달할 것인지에 대한 규칙을 생성하고 관리하는 역할을 합니다. 。。。。。。。。。。。。 쿠버네티스의 주요 오케스트레이션 기능과 쿠버네티스의 주요 구성 요소 및 컴포넌트들을 살펴보았는데요. 쿠버네티스만이 컨테이너의 관리 복잡성을 해결할 수 있는 유일한 오픈소스는 아닙니다. 아파치 소프트웨어 재단에서 개발한 ‘아파치 메소스(Apache Mesos)’, 도커에서 개발한 ‘도커 스웜(Docker Swarm)’ 등의 컨테이너 관리 오픈소스도 있지만 2024년 현재 쿠버네티스는 독점적인 위치를 차지하고 있습니다. 무엇보다 3대 퍼블릭 클라우드사인 AWS, Azure, GCP 모두 매니지드 쿠버네티스 플랫폼을 제공하고 있습니다. 국내 퍼블릭 클라우드인 kt cloud, 네이버클라우드, NHN클라우드, 가비아, 카카오클라우드, 삼성클라우드플랫폼 등 모두 각 클라우드 환경에 최적화된 쿠버네티스 서비스를 제공하고 있죠. 또한, RedHat은 쿠버네티스 기반의 오픈시프트(OpenShift)를 통해 CaaS(Container as a Service) 시장의 선점을 노리고 있습니다. 스타트업과 대기업을 가리지 않고 기업에서 운영하는 컨테이너 기반의 애플리케이션이 복잡화됨에 따라 컨테이너 오케스트레이션 관리 도구인 쿠버네티스는 이제 기업 IT 운영전략의 핵심 요소가 되었습니다. 제니우스 쿠버네티스 모니터링 화면 예시 브레인즈컴퍼니의 제니우스(Zenius) 역시 컨테이너 모니터링뿐 아니라 쿠버네티스에 대한 모니터링을 환경을 제공하고 있습니다. 멀티 클러스터 환경에서의 모든 클러스터에 대한 모니터링뿐 아니라 Object Meta 정보를 제공하며 다양한 임계치 기반의 이벤트 감시 설정으로 선제적 장애 대응이 가능합니다. 📚참고 자료 쿠버네티스 공식 문서: Kubernetes Components 쿠버네티스 공식 문서: Options for Highly Available Topology 쿠버네티스 공식 문서: Container runtimes 2024.02.05

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