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기술이야기 시련이 많았던 경험자의 CI/CD 간략 소개 기술이야기 시련이 많았던 경험자의 CI/CD 간략 소개 과거에는 근로자 1명이 기획/설계/구현 테스트까지 진행이 가능했다고 합니다. 하지만 최근에는 근로자 1명이 기획부터 테스트까지 진행하는 일은 거의 드물다고 볼 수 있습니다. OLD SCHOOL 지금 이 시간에도 많은 회사 내의 개발자들은 자신에게 주어진 기능 구현을 훌륭하게 완수하기 위해서 모니터를 째려보고 있습니다. 모니터를 째려보다가 자신이 작성한 내용을 다른 팀원에게 공유하고자 혹은 반대로 다른 팀원이 작성한 내용을 공유받고자 '형상 관리 시스템'을 사용하고 있습니다. CVS와 SVN으로 대표되는 이 시스템은 최근들어 Git을 많이 사용하는 추세라고 합니다. 필자 역시 여러 프로젝트에서 해당 시스템을 사용도 해보았고, 연동하여 다른 시스템을 구현한 경험이 있습니다. 하지만 프로젝트 마다 해당 시스템 사용에 있어서 몇몇 시련이 있었습니다. "차주에 전체 기능 리뷰가 있습니다. 각 파트 별로 코드 커밋해주세요." 라고 PM(Project Manager) 또는 PL(Project Leader)이 요청을 하면, 각 하위 PL(Part Leader)은 파트(Part)에 돌아가 파트원들에게 이 내용을 공유하고, 개별 개발자들은 자신이 작성한 코드를 관리 시스템에 커밋하게 됩니다. 잠시 후 형상 관리 시스템에서 작성 코드를 내려 받은 PL(Part Leader)은 아래와 같은 상황에 직면하게 됩니다. - 동료의 작성 코드에는 관심 없이, 본인의 작성물만 커밋하는 경우 - 별도의 공지 없이 이미 작성된 파일 등을 삭제하여 커밋하는 경우 - 약속되지 않은 환경이나 lib으로 작성한 코드를 커밋하는 경우 프로젝트에 따라 기간이 길어지거나 다른 여러 상황이 발생하면 위의 문제보다 더 많은 문제를 경험하게 됩니다. 각 파트 단위로 위와 같은 문제가 해결되고 정상적으로 컴파일, 빌드까지 완료되면, PL(Part Leader)들은 파트별로 단위테스트를 완료하고 결과가 정상적이면 결과를 품질관리자에게 통보합니다. 각 파트별로 완료 통보를 받은 품질관리자는 다시 관리 시스템에서 전체 작성물을 수동으로 내려받아 통합테스트를 진행합니다. 통합테스트까지 완료되었다면 해당 내용을 릴리즈관리자에게 통보합니다. 릴리즈관리자는 바뀐 부분만 찾아서 변경하면 시간적으로 적용이 빠르겠지만 '바뀐 부분만 변경하면 될까?'라는 의심으로 전체 작성물을 수작업으로 전처리(컴파일 & 빌드)하고 다시 수작업으로 릴리즈하게 됩니다. 만약 진행상의 이슈가 없다면 이제 기능 리뷰 준비가 완료됩니다. 단계별로 문제 없이 진행되고 모든 기능을 확인하였다고 하지만 기능 리뷰 혹은 데모만하면 꼭! 오류가 발생하여 난처한 상황이 종종 발생하곤 합니다. 필자 역시 이런 경우가 많았으며 그때마다 문제 부분을 찾기 위해 많이 고생했습니다. 아래의 개념은 아마도 저 같은 경험을 하고 있는 많은 사람들을 위한 것이 아닌가 싶습니다. CI (Continuous Integration, 지속적인 통합) '지속적인 통합'이란 개발 과정에서 생산되는 코드의 관리와 코드의 문법적인 오류 확인 및 기능 점검(=테스트)을 특정한 일정에 진행하는 것이 아니라 날마다 혹은 특정 시간마다 진행하여 코드 및 기능에 대한 품질을 유지하는 개념이라고 말할 수 있을 것입니다. 앞에서 언급했던 과거 모습을 개선하는 노력은 CI 라는 개념이 나오기 이전부터 많은 개발사 혹은 팀에서 그들만의 문화나 관습으로 처리하는 경우가 있었을 것입니다. 하지만 문제는 새로운 구성원이 생겼을 때 입니다. 조직 문화를 새로이 접하는 이들에게는 이를 설명하고 이해시키는 일은 시간과 노력이 드는 일이니까요. 하지만 이젠 일반적인 Java 개발팀에서는 SVN(or GitHub)+Jenkins+Maven+JUnit으로 구성하는 개발 환경을 사용하고 있습니다. 다만, 프로젝트 목표나 목적되는 환경에 따라 약간씩 다른 환경을 구성하기도 합니다. 그러나 대부분의 경우 Open Source 기반으로 CI 개념을 구성하는 경우가 많습니다. 이는 일단 무료라는 큰 장점과 많은 레퍼런스가 있어 구성하기 편리하고 "우린 Open Source인 SVN과 Jenkins를 사용합니다. 일단 자세한 개념과 동작 원리는 너트뷰 선생님께..." 라고 하며 짧은 노력으로 교육을 끝낼 수 있어 그런 것이 아닌가 합니다. CI 개념을 활용하는 개발 프로젝트에서는 UI 메뉴 혹은 구현 단위 기준으로 구분하여 개발파트나 개발자를 할당하고는 합니다. 각각의 개발자는 할당받은 구현 범위에 대한 문제를 개별적으로 개발 도구를 활용하여 구현하고 구현 내용을 형상 관리 시스템에 커밋합니다. 이런 과정을 다른 개발자들도 같이 수행한 후에 빌드 자동화 환경에서 컴파일 및 빌드 스크립트에 맞춰서 문법적으로 확인된 결과물을 만들고 이를 다시 기능이 확인이 가능한 테스트 스크립트에 맞춰서 테스까지 진행합니다. 만약 테스트 과정에서 비정상적인 결과가 발생할 경우, 해당 내용 수정 후 위의 작업을 다시 진행하게 됩니다. 이런 일련의 절차는 일정 시간 준위 단위로 수행되어 구현하고 있는 기능을 주기적으로 확인하는 과정을 수행합니다. 올바른 진행을 위하여 개발자 개개인에게 분장되는 업무의 크기가 비슷해야 한다고 생각됩니다. 개발자별로 업무의 크기가 서로 다른 겨우, 결과물이 정상적이라고 볼 수 없게 될 것이고 그렇게 된다면 테스트 결과 역시 믿을 수 없는 경우가 발생할 것입니다. CD (Continuous Delivery/Deploy, 지속적 제공/배포) 지속적인 통합(CI)을 사용하던, 기존의 개발 환경을 사용하던, 결국 작성된 결과물은 최종적으로 운영환경에 적용되어 사용작 혹은 타 시스템과 연결되어야 합니다. 그래야 제품 개발 또는 프로젝트가 완료됩니다. CD는 결과물을 운영환경에 적용하는 방식을 나타내는 환경으로써 결과물 적용 여부를 판단하는 행위를 담당하는 주체가 누구냐에 따라, Continuous Delivery와 Continuous Deploy로 구분됩니다. Continuous Delivery는 CI 환경을 통하여 자동으로 컴파일 및 빌드가 되고, 테스트된 결과물에 대해서 릴리즈 관리자가 적용 시점마다 테스트 결과 및 서비스 영향도를 판단하여 수동으로 적용하는 방식이며, Continuous Deploy는 결과물은 항상 옳고 서비스 영향도는 없다고 미리 판단하여 자동으로 적용하는 방식입니다. 아마도 대부분의 개발 환경에서는 Continuous Delivery로 적용하고 있기에 CD라고 표기되는 경우 Continuous Delivery를 의미하는 경우가 많을 것입니다. 소프트웨어 솔루션을 제작하는 개발팀에서는 아마도 Continuous Delivery로 또한 MSA 기반의 서비스를 제공하는 개발팀에서는 Continuous Deploy를 사용하는 편이 여러 관계를 보았을 때 유리하다고 판단합니다. 하지만, 개발팀의 업무 성격과 제품 혹은 서비스의 출시 시기 등이 CD 방식을 결정하는 가장 중요한 요소가 될 것입니다. 지금까지 CI/CD 도입 배경과 내용을 필자의 경험을 바탕으로 간략하게 정리하였습니다. 개발자들이 자기가 맡은 기능 혹은 프로세스에만 전념할 수 있는 훌륭하고 편리한 개발 환경 및 적용 환경이 언제 어떻게 나타나게 될지 궁금합니다. 가능하다면, 많이 바꿔서 따라가기 귀찮은 시니어들과 새롭게 따라가야하는 주니어 개발자 모두에게 즐거운 환경이 등장했으면 합니다. 감사합니다. 2023.08.22
기술이야기 옵저버빌리티 확보를 위한 대표 정보 소스 3가지 기술이야기 옵저버빌리티 확보를 위한 대표 정보 소스 3가지 지난 블로그에서는 옵저버빌리티가 기존 모니터링과 어떻게 다른지 비교해봤습니다. 간략히 되짚어보면, 옵저버빌리티란 IT 환경이 다양해지고 기업의 서비스가 점점 복잡해짐에 따라 빠르게 문제를 찾아 해결하기 위해 서비스의 내부 상태와 동작을 이해하는 능력입니다. 옵저버빌리티는 IT 인프라별로 어떤 것이 문제라는 기준을 중심으로 모니터링하는 기존 방식에서 벗어나 모든 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하여 IT시스템의 근본 원인에 접근하고, IT 운영 전문가의 노하우를 바탕으로 각 메트릭별 상관관계를 분석해 미래의 장애를 예측하는 인사이트를 강조합니다. 이번 블로그에서는 옵저버빌리티 확보에 가장 기본이자 중요한 정보 소스인 로깅, 메트릭, 트레이싱을 중심으로 알아보겠습니다. 이 세가지 소스는 시스템의 정확한 모니터링을 보장하고, 문제가 발생할 때 무엇이 잘못됐는지 근본원인을 추적하고, 전체 기능을 개선하는 데 도움이 되는 방법들입니다. 물론 이 세가지 방법만으로 옵저버빌리티가 확보됐다고 할 수는 없습니다. 옵저버빌리티 확보를 위해서는 로깅, 메트릭, 트레이싱을 통합해 이벤트의 상관관계를 분석하고, 데이터 시각화로 사용자에게 인사이트를 제공하는 능력이 추가돼야 합니다. l Logging : 시스템 내에서 발생하는 이벤트를 인지하고 향후 분석을 위해 저장하는 프로세스 l Metric : 응답 시간 또는 오류율과 같은 시스템 성능을 설명하는 숫자 값 l Tracing: 개발자가 병목 현상과 성능 문제를 식별할 수 있도록 서비스 호출 경로와 시간을 추적하는 프로세스 Logging 로깅은 로그를 남기는 것으로 로그를 수집하고, 저장하는 프로세스입니다. 로깅은 시스템 동작을 이해하고 문제를 진단하는 데 필요한 것으로, 향후 분석을 위해 저장하는 데이터인 만큼 올바른 세부 기준에 따라 의미가 있는 로그를 추출하는 것이 필요합니다. 그리고 예를 들어 웹 애플리케이션에 문제가 발생한 경우 로그를 남기는데, 메트릭을 통해서는 이 문제를 발견할 수 없으므로 그래서 로그는 중요합니다. 로그의 수집은 간단한 텍스트 파일에서 ELK(Elasticsearch, Logstash, Kibana)처럼 정교한 프레임워크에 이르기까지 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 그래서 로그는 정형화하기 어렵고 그 양이 방대함으로 로그를 수집, 저장하고 분석할 때 다음과 같은 사항을 유의해야 합니다. l 과도한 로깅은 스토리지 비용을 증가시키고 로그의 검색 효율을 떨어뜨릴 수 있습니다. 따라서 어떤 데이터를 기록하고, 어떤 데이터를 기록하지 않을지 필터링하는 것이 중요합니다. l 장기간 보관할 필요가 없는 로그 효율적인 로깅 시스템을 위한 로그 보관 정책이 필요합니다. l 로그에는 인사이트를 제공할 수 있는 모든 컨텍스트 정보가 포함돼야 합니다. l 로깅은 다른 프로세스에 영향을 미치지 않도록 비동기 방식이어야 합니다. l 민감한 데이터가 로그에 남겨지지 않도록 마스킹을 해야 합니다. 그럼 로그 분석을 통해 알 수 있는 정보는 무엇이 있을까요? l 시스템의 상태: 로그에는 어떤 액션을 수행했는지, 어떤 데이터가 처리됐는지, 또 어떤 오류가 발생했는지 등의 정보가 담겨 있으므로 이러한 정보를 분석해 시스템의 상태를 파악할 수 있습니다. l 이슈 파악: 로그에는 어떤 오류가 발생했고, 어떤 요청이 실패했는지, 어떤 리소스가 부족한지 등의 정보가 담겨 있으므로 이러한 정보를 분석해 이슈를 파악하고, 빠르게 대응할 수 있습니다. l 보안성 강화: 로그에는 로그인 시도, 권한 부여, 보안 이벤트 발생 등의 정보가 담겨 있으므로 이러한 정보를 분석해 보안 이슈를 파악하고, 보안성을 강화할 수 있습니다. Metric 로그가 텍스트라면 메트릭은 단순한 수치입니다. 메트릭은 시스템의 상태를 측정하고, 모니터링하는데 사용되는 숫자 측정값입니다. 조금 더 자세히 설명하면, 메트릭은 측정 항목을 정의하고 해당 항목을 수치로 측정해, 그 결과를 보고하고 시스템이 정상적으로 동작하는지 확인하거나 장애를 빠르게 감지하기 위한 소스입니다. 메트릭의 측정 대상은 CPU 사용률, 메모리 사용률, 네트워크 트래픽 등 인프라의 성능이나 초당 수신하는 요청수, 응답에 걸린 시간, 사용자에게 오류를 다시 보낸 응답 수 등 애플리케이션의 상태와 관련돼 있습니다. 메트릭을 통한 수집 가능한 범위는 모니터링 도구 사용 여부에 따라 달라집니다. 일반적인 방식은 에이전트를 이용해 모니터링 대상으로부터 데이터를 수집하는 것으로, 수집할 메트릭을 정의하기가 유연하고 성능이나 안정성 등의 이슈에 대한 정보도 수집할 수 있는 장점이 있습니다. 에이전트를 사용하지 않고 운영 체제나 애플리케이션에서 제공하는 메트릭 수집 API를 사용하는 방식도 있는데, 수집하는 메트릭이 비교적 제한적입니다. 단순히 메트릭을 수집하는 것만으로 시스템을 모니터링하기에 충분하지 않습니다. 메트릭 데이터를 잘 활용하기 위해서는 분석 방법이 중요한데, 분석을 위해서는 몇가지 단계를 거쳐야 합니다. l 먼저, 데이터를 시각화하여 쉽게 이해할 수 있는 형태로 변환해야 합니다. 차트나 그래프, 대시보드 등을 통해 데이터의 패턴과 추세를 파악할 수 있으며, 시스템의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. l 다음으로, 데이터를 분석하여 시스템의 문제를 식별합니다. 예를 들어, 응답 시간이 지연되는 경우, 이를 발생시키는 주요 요인을 파악하여 시스템을 개선해야 합니다. 이를 위해 데이터를 세분화하여 요소를 파악하고, 문제를 식별하는 데 도움이 되는 경향성을 찾아야 합니다. l 마지막으로 이전 데이터와 비교하고 평가에 활용합니다. Metric 데이터를 분석할 때는 이전 데이터와 비교하여 시스템의 개선 정도를 파악하는 것이 중요하고, 이를 통해 시스템의 성능 개선 여부를 판단하고, 추가적인 개선 방안을 모색할 수 있습니다. Tracing 트레이싱은 분산 시스템에서의 서비스 호출 경로와 시간을 추적하는 기술입니다. 즉, 서비스 간의 호출 관계와 시간 정보를 추적해 각 서비스의 응답 시간을 파악하고, 이를 시각화해 병목 현상을 파악할 수 있습니다. 트레이싱은 크게 세 가지 구성 요소로 이뤄져 있습니다. l Trace: Trace는 서비스 간의 호출 경로와 시간 정보를 담고 있는 데이터 레코드입니다. Trace는 Span과 Trace ID, Parent Span ID 등의 정보를 가지며, 각 Span은 서비스 내부에서의 호출 관계와 시간 정보를 담고 있습니다. l Span: 분산 추적에서 가장 기본이 되는 논리 단위로 여러 개의 span 이 모여 trace를 완성한다는 개념입니다. 각각의 Span은 작업이름, 시작 시간과 종료 시간, key value 형태의 tags 와 Logs, span contexts를 가지고 있습니다. Span contexts는 분산추적을 하기위해 Trace 구간에서 종속된 Span을 구별할 수 있는 Span id와 Trace id를 말합니다. l Collector: Collector는 Trace 정보를 수집하고 저장하는 역할로, Trace 정보를 수집하기 위한 에이전트와 수집된 Trace 정보를 저장하고 분석하기 위한 Backend로 이뤄져 있습니다. (출처: [MSA] OpenTracing, 분산추적(Distributed Tracing) 과 Span context, KSR의 저장소) 이렇게 옵저버빌리티를 구현하기 위한 로깅, 매트릭, 트레이싱 등 세 가지의 중요한 정보 소스들을 다루기 위해서는 여러가지 기술들이 조합되어야 합니다. 다음 블로그에서는 그와 같은 정보 소스들을 다루어 옵저버빌리티를 구현하기 위해서 널리 사용되는 대표적인 오픈 소스들을 알아보고 Zenius-EMS에서는 옵저버빌리티 향상을 위해서 어떤 기능들을 제공하고 있는지 살펴보겠습니다. 2023.04.19
기술이야기 IT 인프라 모니터링 트렌드 기술이야기 IT 인프라 모니터링 트렌드 EMS란? EMS는 Enterprise Management System의 약자로, 여러 기업과 기관의 IT서비스를 이루는 다양한 IT Infrastructure를 통합적으로 모니터링하는 시스템을 의미합니다. 해외에서는 일반적으로 ITIM(IT Infra Management)이라는 용어로 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 EMS라는 용어로 통용되고 있습니다. EMS는 IT인프라의 데이터를 실시간으로 수집 및 분석할 뿐만 아니라, 수집된 데이터를 활용해 비즈니스의 가치를 창출할 수 있습니다. 글로벌 IT분야 연구자문 기업인 “가트너(Gartner)”에서는 ITIM, 즉 EMS를 데이터센터, Edge, IaaS(Infrastructure as a Service), PaaS(Platform as a Service) 등에 존재하는 IT인프라 구성요소의 상태와 리소스 사용률을 수집하는 도구로 정의하며, 컨테이너, 가상화시스템, 서버, 스토리지, 데이터베이스, 라우터, 네트워크 스위치 등에 대한 실시간 모니터링이 가능해야 한다고 서술합니다. <사진 설명: 가트너의 ITIM 정의를 도식화한 그림> 이러한 EMS는 초기에는 기업 전산실에 물리적인 형태로 존재하는 서버, 네트워크의 리소스관리를 중심으로 모니터링해 왔습니다. 서버의 CPU, Memory 등의 리소스 정보를 수집하거나, 네트워크 장비의 트래픽 정보를 모니터링하고 임계치를 기반으로 이벤트 감지하는 역할이 대부분이었으며, 이 정도 수준에서도 충분한 IT 인프라 관리가 이뤄질 수 있었습니다. 그러나 가상화(Virtualization)라는 개념이 생겨나고 다양한 IT 인프라들이 기업 전산실에서 클라우드(Cloud) 환경으로 전환됨에 따라, EMS의 모니터링 분야도 조금씩 바뀌어 가고 있습니다. 많은 기업들이 효율적인 리소스 사용과 비용 절감을 목표로 VMware와 같은 가상화 시스템을 도입해 운영하게 됐으며, 모니터링 부문도 이에 대응하기 위해 가상화 리소스에 대한 관리 영역으로 확장됐습니다. 가상화 환경을 이루는 하이퍼바이저(Hypervisor)와 가상머신(Virtual Machine)의 연관성을 추적하고, 각 가상머신들이 사용하고 있는 리소스를 실시간으로 분석해 효율적인 자원 배분, 즉 프로비저닝(Provisioning)을 위한 근거 데이터를 제공할 수 있도록 하고 있습니다. 더 나아가 VMware, Hyper-V 등의 다양한 가상화 플랫폼에서 가상머신을 생성하고 삭제하고, 실제로 가상머신에 CPU, Memory 등과 같은 리소스를 할당해 줄 수 있는 컨트롤 영역까지 제공하는 제품을 개발하는 벤더사들이 많아지고 있습니다. 이러한 가상화 기술을 기반으로 현대에는 IT 인프라들이 대부분 클라우드 환경으로 전환하고 있는 추세입니다. 클라우드 환경으로의 전환 클라우드(Cloud)란, 언제 어디서나 필요한 컴퓨팅 자원을 필요한 시간만큼 인터넷을 통해 활용할 수 있는 컴퓨팅 방식으로, 최근 기업들은 각자의 목적과 상황에 맞게 AWS, MS Azure와 같은 Public Cloud 및 OpenStack, Nutanix 등을 활용한 Private Cloud 등의 환경으로 기업의 전산설비들을 마이그레이션 하고 있습니다. 클라우드로의 전환과 기술의 발전에 따라, EMS의 IT 인프라 모니터링은 더 이상 *On-Premise 환경에서의 접근이 아닌, Cloud 환경, 특히 MSA(Micro Service Architecture)를 기반으로 하는 클라우드 네이티브(Cloud Native) 관점에서의 IT 운영 관리라는 새로운 접근이 필요하게 됐습니다. (*On-Premise : 기업이 서버를 클라우드 환경이 아닌 자체 설비로 보유하고 운영하는 형태) 클라우드 네이티브란, 클라우드 기반 구성요소를 클라우드 환경에 최적화된 방식으로 조립하기 위한 아키텍처로서, 마이크로서비스 기반의 개발환경, 그리고 컨테이너 중심의 애플리케이션 구동환경 위주의 클라우드를 의미합니다. 클라우드 네이티브는 IT비즈니스의 신속성을 위해 도커(Docker)와 같은 컨테이너를 기반으로 애플리케이션이 운영되므로, EMS는 컨테이너의 성능, 로그, 프로세스 및 파일시스템 등 세부적인 관찰과 이상징후를 판단할 수 있는 기능들이 요구되고 있습니다. 자사 제품인 Zenius SMS에서는 이러한 변화에 따라 Docker에 대한 모니터링 기능을 기본적으로 제공하고 있습니다. Docker 컨테이너가 생성되면 자동으로 관리대상으로 등록되며, Up/Down 뿐만 아니라, CPU, Memory, Network 및 Process의 정보를 실시간으로 모니터링하고 발생되는 로그들을 통합관리 할 수 있도록 합니다. <사진 설명: Zenius-SMS에서 제공하고 있는 Docker 컨테이너 모니터링 기능> 또, 복원력과 탄력성을 위해 쿠버네티스와 같은 오케스트레이션 도구를 활용해 컨테이너를 스핀업하고, 예상되는 성능에 맞게 효율적으로 리소스를 맵핑하고 있으며, 이러한 기술에 대응하기 위해 EMS는 쿠버네티스(Kubernetes), 도커스웜(Docker Swarm) 등의 오케스트레이터들의 동작여부를 직관적으로 관찰하는 제품들이 지속적으로 출시되고 있는 상황입니다. 이와 더불어 컨테이너, 오케스트레이터의 동적 연결관계를 실시간으로 모니터링하고, 파드(POD), 클러스터, 호스트 및 애플리케이션의 관계를 표현하는 역할의 중요성이 점차 커져가고 있습니다. 통합 모니터링(Monitoring) EMS 모니터링의 또 다른 변화로는 통합(Integration)의 역할이 더더욱 강해지고 있다는 것입니다. IT 서비스가 복잡해지고 다양해짐에 따라 IT 인프라의 관리 범위도 점차 증가하면서, 다양한 IT 인프라들을 융합하고 관리하기 위한 노력들이 관찰되고 있습니다. 데이터독(Datadog), 스플렁크(SPLUNK)와 같은 장비 관점의 모니터링 벤더들은 APM과 같은 애플리케이션 모니터링 시장으로, 앱다이나믹스(AppDynamics), 다이나트레이스(Dynatrace), 뉴렐릭(NewRelic)과 같은 애플리케이션 모니터링 시장의 강자들은 인프라 장비 관점의 모니터링 시장으로의 융합이 확인되고 있습니다. 자사 제품인 Zenius 역시 서버, 네트워크 중심의 관리에서 애플리케이션, 데이터베이스 등의 시장으로 관리 범위를 확장해 나가고 있는 추세입니다. IT 서비스의 영속성을 유지하기 위해서는 IT 서비스를 구성하는 다양한 요소들을 실시간으로 모니터링하고 연관관계를 추적해 문제 원인을 찾아내는 것이 중요하기 때문에 다양한 IT 요소들을 통합적으로 모니터링하는 것 뿐만 아니라, 상호 연관관계를 표현하고 추적할 수 있는 기능들이 지속적으로 요구되고 있습니다. 모니터링의 트렌드는 서버, 네트워크 등의 독립적인 개체에 대한 모니터링 아닌 IT 서비스를 중심으로 기반 요소들을 모두 통합적으로 모니터링하고, 각 상호간의 의존성과 영향도를 파악해 RCA(Root Cause Analysis) 분석을 가능하게 하고 이를 통해 IT 서비스의 연속성을 보장할 수 있는 통찰력을 확보하게끔 하는 방향으로 흘러가고 있습니다. Zenius는 서버, 네트워크, 애플리케이션, 데이터베이스 및 각종 로그들의 정보를 시각적으로 통합 모니터링할 수 있는 오버뷰(Overview) 도구와 IT 서비스 레벨에서 인프라들의 연관관계를 정의하고 다양한 조건(Rule)에 따라 서비스 이상유무와 원인분석이 가능한 서비스 맵(Service Map) 도구를 기본적으로 제공하고 있습니다. <사진 설명: Zenius 오버뷰 화면> <사진 설명: Zenius 서비스맵 화면> 앞서 언급했듯이, 클라우드 환경으로 전환함에 따라 통합적 관리 요구는 더욱 높아지고 있습니다. IT 인프라에 대한 통합 뿐만 아니라, AD(Active Directory), SAP 및 AWS, Azure, GCP 등의 다양한 서비스의 주요 지표까지 연계하고 하나의 시스템으로 통합 모니터링하기 위한 노력들이 관찰되고 있습니다. 데이터독(Datadog)의 경우, 500개 이상의 시스템, 애플리케이션 및 서비스들의 지표들을 손쉽게 통합 관리할 수 있다고 돼있습니다. <사진 설명: 데이터독 홈페이지 캡처> 이처럼 IT 서비스의 복잡성과 다양화에 따라 관리해야 될 서비스와 지표들은 점점 늘어나고 있으며, 기업의 현황에 맞게 컴포넌트 기반으로 손쉽게 지표들을 통합할 수 있는 기능과 도구들이 요구되고 있습니다. AI 기반의 예측&자동화 모니터링의 세번째 변화로는 ’AI 기반의 예측과 자동화’입니다. IT 인프라 및 서비스의 주요 지표를 모니터링하는 것도 중요하지만, 축적된 데이터를 기반으로 미래의 상황을 예측 및 이상탐지해 사전에 대비할 수 있는 체계를 갖추는 일은 모니터링 시장에서 중요한 이슈로 자리잡고 있습니다. 현재의 AIOps(AI for IT Operations)를 표방하는 모니터링 기술들은 서버, 네트워크, 애플리케이션, 데이터베이스 등의 주요 지표들을 실시간으로 수집하고, 저장된 데이터를 기반으로 AI 알고리즘 또는 통계기법을 통해 미래데이터를 예측하며 장애 발생가능성을 제공하고 있습니다. 이와 같은 기술을 통해 미래 성능 값을 예측해 IT 인프라의 증설 필요성 등을 판단하고, 장애 예측으로 크리티컬한 문제가 발생되기 전에 미리 조치를 취할 수 있도록 해 효율적인 의사결정을 할 수 있도록 합니다. Zenius도 4차 산업혁명 및 디지털 뉴딜시대가 도래함에 따라 미래예측 기능을 최신 버전에 탑재했으며, 이를 통해 IT운영자가 미래 상황에 유연하고 선제적으로 대응할 수 있도록 합니다. Zenius에서는 서버, 네트워크, 애플리케이션 등 다양한 IT 인프라의 미래 성능 값, 패턴 범위, 이상 범위 등을 예측해 IT 운영자에게 제시합니다. <사진 설명: 인공지능(AI) 기반 미래데이터 예측 화면> 다만, 인공지능 기술을 통해 장애 발생 가능성을 탐지하는 기능 외에, 어디에 문제가 발생됐는지 알려주는 기능은 모니터링 시장에 과제로 남아있고, 이를 제공하기 위한 여러 업체들의 노력이 보이고 있습니다. 이제는 EMS에서 보편적인 것이 됐지만, 모바일 기기를 통해 시∙공간적 제약 없는 모니터링이 이뤄지고 있습니다. 다양한 기종의 스마트폰, 태블릿PC 등을 이용해 운영콘솔(Console) 뿐만 아니라, 회의 등 시간을 잠시 비우더라도 IT 인프라에 대한 연속적인 모니터링이 모바일기기를 통해 가능해졌습니다. <사진 설명: 다양한 기기를 통한 모니터링> 2022.09.05
기술이야기 Java APM 기반 기술에 대한 간략한 설명 기술이야기 Java APM 기반 기술에 대한 간략한 설명 몇 년 전부터 미국 실리콘밸리에서 불어온 스타트업 광풍이 인플레이션과 경기 침체가 동시에 예상되는 최악의 전망 속에서 조금 사그러드는 모습입니다. 그러나 빠른 속도로 퍼지기 시작한 IT 관련 유행들은 아마 꽤 오랜 시간 우리들 근처에 남아 그 영향이 지속되지 않을까 예상해봅니다. 그 중 한 부분을 차지하는 것이 새로운 혹은 인기가 급상승한 Go, Python, R, Julia, Kotlin, Rust, Swift 등의 컴퓨터 언어들입니다. 이렇게 많은 언어들이 새로 등장해 번쩍번쩍하는 장점을 뽐내고 있는 와중에도, 아직 세상의 많은 부분, 특히 ‘엔터프라이즈 IT’라 불리는 영역에서 여전히 가장 많이 사용되는 것은 Java입니다. 절대적이지는 않지만 컴퓨터 언어의 인기 순위 차트인 TIOBE 인덱스에 따르면, 2022년 6월 현재도 Java의 인기는 Python, C의 뒤를 잇는 3위입니다. Java 역시 Java 9부터는 십 수년간 고수하던 백워드 컴패티빌리티 정책을 포기하고 여러가지 반짝거리는 장점을 받아들이면서 버전업을 계속해, 올해 9월에는 Java 19가 나올 예정입니다. 그러나 아직도 우리나라 ‘엔터프라이즈 IT’에서 가장 많이 쓰이는 버전, 그리고 작년까지는 세계에서 가장 많이 쓰이는 버전은 Java 8이었습니다. 이렇게 많은 Java 어플리케이션의 성능을 모니터링하고 관리할 수 있는 솔루션을 통상적으로 APM(Application Performance Management)이라고 합니다. 위에서 서술한 것처럼 다른 컴퓨터 언어들의 인기가 올라가고 사용되는 컴퓨터 언어가 다양해지면서 많은 APM 제품들이 Java외의 다른 컴퓨터 언어로 작성된 어플리케이션도 지원하는 경우가 늘어나고 있으나, 이 글에서는 APM을 Java 어플리케이션의 성능을 모니터링하고 관리할 수 있는 솔루션으로 한정하도록 하겠습니다. 어플리케이션의 성능을 보다 깊이 모니터링하는데 필수적인 것이 Trace[i]입니다. Trace는 어플리케이션이 실행되는 과정에 중요하다고 생각되는 부분에서 중요하다고 생각되는 어플리케이션의 상태를 기록으로 남긴 것입니다. 전통적인 어플리케이션에서는 실행 Thread를 따라가면서 순차적인 Trace가 남게 되고 유행에 맞는 MSA(Micro-Service Architecture) 어플리케이션에서는 서로 연관됐지만 직선적이지는 않은 형태의 Trace가 남게 됩니다. 이러한 Trace를 수집하고 추적하고 분석하는 것이 APM의 주요 기능 중 하나입니다. 그런데, 여기서 문제가 하나 생깁니다. Trace는 누가 남길 것인가 하는 문제입니다. 개발 리소스가 충분하고 여유가 있는 경우, 개발시 성능에 대한 부분에 신경을 써서 개발자들이 Trace를 남기며 이를 분석하고 최적화하는 것이 정례화, 프로세스화 돼있겠지만, 많은 경우 개발 리소스를 보다 중요한 목표 달성을 위해 투입하는 것도 모자랄 지경인 것이 현실입니다. 아무리 분석 툴인 APM이 좋아도, 분석할 거리가 되는 Trace가 없으면 무용지물이 돼 버립니다. 그래서 APM에는 미리 정해진 중요한 시점에 어플리케이션에서 아무 것도 하지 않더라도 자동으로 Trace를 남기도록 하는 기능이 필수적으로 필요합니다. Java 어플리케이션의 경우 이러한 기능은 Java Bytecode Instrumentation이라고 하는 기반 기술을 사용해 구현됩니다. 서론이 매우 길어졌지만, 이 글에서는 Java Bytecode Instrumentation에 대해 조금 상세히 살펴보도록 하겠습니다. Java Bytecode Instrumentation을 명확히 이해하려면, 먼저 Java가 아니라 C, C++, Rust등의 언어들로 작성된 프로그램이 어떤 과정을 거쳐서 실행되는가, 그리고 Java 프로그램은 어떤 과정을 거쳐서 실행되는가를 살펴보는 것이 도움이 됩니다. Java가 세상에 나오기 이전에는 ‘컴퓨터 학원’이나 고등학교 ‘기술’ 과목, 그리고 대학의 ‘컴퓨터 개론’ 등에 반드시 이런 내용이 포함돼 있었지만 요즘은 그렇지도 않은 것 같습니다. 컴퓨터에서 프로그램을 실행시키는 것은 CPU, 즉 Central Processing Unit입니다. 지금 이 글을 작성하고 있는 컴퓨터의 CPU는 Intel(R) Core(TM) i7-6700 CPU @ 3.40GHz입니다. CPU는 메모리의 프로그램이 있는 영역을 읽어 들여, 미리 정해진 값에 따라 정해진 동작을 수행하게 됩니다. 이때 어떤 값이 어떤 동작을 수행하는지 규정해 놓은 것을 Machine Language라고 합니다. Machine Language는 100% 숫자의 나열이므로 이를 좀더 사람이 읽기 쉬운 형태로 1:1 매핑 시킨 것이 Assembly Language입니다. (그렇다고 읽기가 많이 쉬워지지는 않습니다.) 이 글에서는 이 두 단어를 구분없이 혼동해 사용합니다. C, C++, 그리고 나온 지 벌써 10년이나 된 Go, 요즘 인기가 계속 상승하고 있는 Rust 등의 언어로 작성된 프로그램은, 이들 언어로 작성된 소스 코드를 Machine Language로 미리 변환해서[ii] 실행 파일을 만들고 이를 실행하게 됩니다. 이 변환을 수행하는 것을 Compile한다라고 하고 이 변환을 수행하는 프로그램을 Compiler라고 부릅니다. 한편, 소스 코드를 완전히 Machine Language로 변환시킨 실행 파일을 실행하는 것이 아니라 Interpreter라 불리우는 프로그램이 소스 코드를 읽으면서 그 의미에 맞게 동작을 수행시키는 언어들도 있습니다. ‘스크립트 언어’라 불리는 bash, Perl, PHP, Ruby, Python 등이 이에 해당되면, 요즘은 잘 쓰이지 않지만 그 옛날 Bill Gates가 직접 Interpreter를 만들기도 했던 BASIC 등이 이에 해당합니다. 본론으로 돌아가보겠습니다. 그렇다면, Java 프로그램은 어떤 방식으로 실행이 되는가? 기본적으로는 Interpreter 방식이라고 생각해도 이 글의 주제인 Java Bytecode Instrumentation을 이해하는 데는 무리가 없습니다.[iii] 여기에 더해 Java의 실행 방식에는 몇 가지 큰 특징이 있습니다. 첫째로, Java는 소스 파일을 직접 읽어 들이면서 실행하는 것이 아니라 소스 파일을 미리 변환시킨 Java Class File을 읽어 들이면서 실행합니다. 하나의 Java Class File에는 하나의 Java Class 내용이 모두 포함됩니다. 즉, Class의 이름, public/private/internal 여부, 부모 클래스, implement하는 interface 등의 Class에 대한 정보, Class의 각 필드들의 정보, Class의 각 메서드[iv]들의 정보, Class에서 참조하는 심볼과 상수들, 그리고 이 글에서 가장 중요한 Java로 작성된 각 메서드의 내용을 Java Bytecode 혹은 JVM Bytecode라고 하는 중간 형태의 수열로 변환시킨 결과 등이 Java Class File에 들어가게 됩니다. 이 Java Bytecode는 실제 실행 환경인 CPU 및 Machine 아키텍처에 무관합니다. 똑같은 Java 소스 코드를 Windows에서 Compile해 Java Class File로 만들건, Linux에서 Compile해 Java Class File로 만들건 그 내용은 100% 동일하게 되고 이 점은 C, C++, Rust 등 Compiler 방식의 언어와 큰 차이점입니다. Java의 가장 큰 마케팅 캐치프레이즈 “Write Once, Run Anywhere”는 이를 표현한 것입니다. 둘째, Java Bytecode는 일반적인 CPU의 Machine Language와 많은 유사점을 지닙니다.[v] 어찌 보면 Java Bytecode는 실제 존재하지는 않지만 동작하는 가상의 CPU의 Machine Language라고 볼 수 있는 것입니다. 이러한 이유에서 Java Class File을 읽어 들여 실행시키는 프로그램을 JVM이라고 (Java Virtual Machine) 부릅니다. Java 소스 파일을 Java Class File로 변환시키는 프로그램을 Java Compiler라고 부르며, 가장 많이 쓰는 Java Compiler는 JDK(Java Development Kit)에 포함된 javac라고 하는 프로그램입니다.[vi] JVM은 JDK에 포함된 java라고 하는 프로그램을 가장 많이 씁니다. 한편 사용 빈도는 그렇게 높지 않지만, Java Class File을 사람이 알아볼 수 있는 형태로 변환해서 그 내용을 보고 싶은 경우도 있습니다. 이런 일을 하는 프로그램을 Java Bytecode Disassembler[vii]라고 부르며, JDK에는 Java Bytecode Disassembler인 javap가 포함돼 있습니다. 혹은, Eclipse나 Intellij IDEA 같은 IDE에서 Java Class File을 로드하면 사람이 알아볼 수 있는 형태로 변환해 보여줍니다. Java Bytecode의 실제 예를 한번 살펴보도록 하겠습니다. 설명을 간단히 하기 위해, 클래스나 메서드 선언 등은 다 제외하고, 오직 메서드의 내용에만 집중하면,  System.out.println(“Hello, World.”); 라는 Java 프로그램은 다음과 같은 Java Bytecode로 변환됩니다. (전통적으로 16진수로 표시합니다.)  b2 00 0b 12 09 b6 00 0f b1 이를 javap를 사용해, 혹은 JVM Reference[viii]를 보고 좀더 사람이 보기 쉬운 형태로 표현하면 다음과 같습니다.  0: getstatic #11 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  3: ldc #9 // String Hello World  5: invokevirtual #15 // Method java/io/PrintStream.println: (Ljava/lang/String;)V  8: return JVM Reference의 Chapter 7을 참고하면, Java Bytecode를 javap의 결과에 어떻게 대응되는지를 알 수 있습니다. javap의 결과를 조금 더 살펴봅시다. 먼저 콜론 앞의 숫자는 인스트럭션의 offset으로서 Bytecode 시퀀스의 0번째, 3번째, 5번째, 8번째를 의미합니다. 0번째의 getstatic은 그 다음 숫자에 해당하는 필드를 스택의 맨 위에 저장하도록 합니다. 3번째의 ldc는 “Hello, World”라는 상수값을 스택의 맨 위에 저장하도록 합니다. 5번째의 invokevirtual은 println 메서드를 호출하고, 8번째의 return은 메서드에서 리턴해 호출한 곳으로 실행을 넘깁니다. Java 프로그램은 (정확히는 Java 소스 코드로 작성된 프로그램을 Compile한 결과) 통상적으로 많은 수의 Java Class File로 이뤄집니다. JVM은 이러한 Java Class File을 한꺼번에 읽어 들이는 것이 아니라 실행을 하다가 필요한 순간이 되면 그 때 읽어 들입니다. JVM은 이 로딩 과정에 사용자가 개입할 여지를 남겨 뒀는데, 이것이 Java Bytecode Instrumentation입니다. 이에 대한 개요는 https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/instrument/package-summary.html에 설명돼 있습니다. 요약해서 설명하면 다음과 같습니다. (1)사용자는 미리 정해진 규약대로 Java Agent라는 프로그램을 작성하고 이를 JVM 실행시에 옵션으로 명기합니다. (2)JVM은 Java Class File을 읽어 들여서 JVM이 처리하기 좋은 형태로 저장하기 전에, 그 파일 내용을 Java Agent의 ClassFileTransformer 클래스의 transform 메서드[ix]에 전달합니다. (3)JVM은 Java Class File의 원래 내용이 아니라 (2)의 메서드가 반환하는 결과를 저장하고 실행합니다. 이 과정을 Java Bytecode Instrumentation이라고 합니다. 사용자는 Java Bytecode Instrumentation을 구현해, 즉 Java Agent를 잘 작성헤 무엇이든 원하는 바를 달성할 수 있는 것입니다![x] 이러한 Java Bytecode Instrumentation은 APM, 그리고 Aspect-Oriented Programming의 기반 기술이 됩니다. 우리나라에서 Java로 프로그래밍을 한다고 하면 누구나 다 알고 있을 것 같은 Spring Core의 핵심 요소 중의 하나가 Aspect-Oriented Programming입니다. 예를 들어 Spring에서 @Transaction 이라고 annotation된 메서드가 있으면, Spring은 그 메서드의 맨 처음에 transaction을 시작하는 코드, 정상적으로 return하기 직전에는 transaction을 commit하는 코드, 그리고 익셉션에 의해 메서드를 빠져 나가기 직전에는 transaction을 rollback하는 코드를 삽입해 주게 되는데 이를 Java Bytecode Instrumentation을 이용해 구현하는 것입니다. 그럼, Java Agent에 거의 무조건적으로 필요한 기능은 무엇일까요? Java Agent는 Java Class File 내용을 그대로 전달받기 때문에 이를 해석할 수 있어야 무언가를 할 수 있습니다. 불행히도, java 스탠다드 라이브러리에는 Java Bytecode를 직접 다루는 기능은 없습니다.[xi] 그래서 de facto standard로 사용되는 것이 asm이라는 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 수많은 java 라이브러리와 어플리케이션에 포함돼 있습니다. 그러나 asm이 훌륭한 라이브러리이긴 하지만, 이를 직접 사용하려면 각 상황에 맞게 코드를 삽입하는 프로그램을 작성해서 사용해야 하므로 자유도가 떨어집니다. 그래서 Zenius APM에서는 asm을 사용하되 삽입될 코드를 설정 파일에서 지정할 수 있는 suji(Simple Universal Java Instrumentor)[xii]라고 이름 붙인 라이브러리를 직접 만들어 사용하고 있습니다. suji를 사용하면 yaml 형식의 설정 파일에서, 어떤 클래스의 어떤 메서드의 어느 부분에 삽입할 것인지에 대한 조건과 삽입될 코드를 yaml의 list 형태로 지정하는 것만으로 (이는 Lisp와 비슷한 방식으로, 이렇게 하면 파싱 과정을 생략하면서 쉽게 코드를 넣을 수 있습니다.) Java Bytecode Instrumentation을 손쉽게 처리할 수 있습니다. 예를 들어, Zenius APM에서 JDBC getConnection을 처리하기 위해서 다음과 같은 부분이 설정 파일에 포함돼 있습니다. JDBC.DataSource.getConnection: IsEnabled: true ClassChecker: [ HasInterface, javax/sql/DataSource ] MethodName: getConnection IsStatic: false IsPublic: true IsDeclared: false ReturnType: Ljava/sql/Connection; Locals: [ Ljava/lang/Object;, Ljava/lang/Object; ] AtEntry: - [ INVOKE, dataSourceGetConnection, l1, [] ] AtExit: - [ INVOKE, poolGetConnectionEnd, l2, [ l1, ^r, true ] ] - [ LOAD, l2 ] - [ CAST, Ljava/sql/Connection; ] - [ STORE, ^r ] AtExceptionExit: - [ INVOKE, endByException, null, [ l1, ^e ] ] 간략하게 설명하면, Class가 만약 javax.sql.DataSource를 implement하고 메서드가 스태틱이 아니고 public이면서 java.sql.Connection을 리턴하는 getConnection이라는 이름을 가진 경우에 메서드 시작 시, 리턴 시, 그리고 익셉션에 의해 메서드를 나갈 때 위의 예제에 규정된 코드를 삽입하라는 의미입니다. 이상으로 Java Bytecode Instrumentation에 대한 간략한 설명을 마칩니다. 다음에는 실제로 APM이 중점적으로 추적하고 분석하는 것은 어떤 것들인가에 대해 설명하겠습니다. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [i] Sridharan, Distributed Systems Observability, O’Reilly, 2018의 Chapter 4. The Three Pillars of Observability 참조. 번역본은 없는 듯합니다. [ii] 이 외에 여러가지 과정을 거치지만 이 글의 목적과는 무관하므로 과감하게, 자세한 설명은 생략합니다. [iii] 실제로는 Java 프로그램이 100% 이렇게 interpret되어 실행되는 것은 아닙니다. 특정 메쏘드 혹은 메쏘드의 일부분이 자주 실행돼 interpret하는 것보다 미리 컴퓨터(=CPU)가 바로 실행할 수 있는 형태(=Machine Language)로 변환(=compile)해 놓는 것이 더 낫다고 JVM이 판단하는 경우, 미리 이런 변환 과정을 한번 거쳐 그 결과를 기억해 놓고, 그 기억된 결과를 컴퓨터(=CPU)가 바로 실행합니다. 이렇게 변환하는 과정을 Just-In-Time Compile 혹은 JIT라고 합니다. 또 이 때문에 JVM을 단순한 interpreter로 부를 수는 없는 것입니다. [iv] 국립국어원은 메서드가 맞는 표기라고 합니다. [v] 물론 많은 차이점도 지닙니다. (1) JVM은 register가 존재하지 않고 오로지 stack에만 의존한다. (2) JVM은 Class, Method의 개념을 포함하고 있지만 일반적인 범용 CPU에는 그런 상위 개념은 없습니다. [vi] 보통 IDE를 써서 개발을 하기 때문에, javac를 직접 사용하거나 Java Class File을 직접 다룰 일은 잘 없고, jar 파일이 이 글을 읽는 여러분에게 훨씬 더 익숙할 지도 모릅니다. Jar 파일은 그냥 zip으로 압축된 파일이니 그 압축을 한번 풀어 보길 바란다. 확장자가 class인 수많은 파일을 찾을 수 있을 것입니다. [vii] Assembly는 Assemble의 명사형이며, Assemble의 반대말은 Disassemble입니다. [viii] JVM에 대한 모든 것은 The Java Virtual Machine Specification에 나와 있습니다. 이 중 'Chapter 6. The Java Virtual Machine Instruction Set'를 참고하면 각각의 instruction에 대해 상세히 알 수 있습니다. [ix] https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/instrument/ClassFileTransformer.html#transform-java.lang.ClassLoader-java.lang.String-java.lang.Class-java.security.ProtectionDomain-byte:A- [x] 쉽다고는 하지 않았습니다. 또 몇가지 제약 사항은 있습니다. [xi] 참고로 최근에는 asm을 대체할 수 있는 기능을 스탠다드 라이브러리에 넣을 계획이 진행되고 있습니다. https://openjdk.org/jeps/8280389 [xii] 명명이 아이돌 그룹 출신 모 여배우와 관계가 아주 없지는 않음을 조심스럽게 밝혀 둡니다. 2022.08.04

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