애플리케이션 최적화를 위한 컨테이너 인프라 구축

애플리케이션 최적화를 위한
컨테이너 인프라 구축 2018. 05
2020-11-25
락플레이스 김삼현 이사
(Red Hat OpenShift Container Platform)

2021년 Digital Business 변화

Opensource & Cloud Best Partner
Copyright ⓒ All right Reserved by 2019 Rockplace Inc.3
COVID-19가 한때 선택적이었던 것을 비즈니스 전략의 필수 부분으로 만들었으며,
2021년에는 디지털 측면으로 방향을 더 이동시킬 것이라고 예측 - Forrester
출처: https://www.techrepublic.com/article/forrester-predicts-how-digital-business-will-change-in-2021/
https://go.forrester.com/predictions-2021/
2021년 디지털 비즈니스가 변화하는 5가지 방법
전세계 기업의 20%가 디지털 부서를 창출1
클라우드 우선 전략은 디지털 성장을 지배2
구매 Button(도구/환경)은 어디서든 제공3
DOP는 ERP를 더욱 대체하여 더 많은 플랫폼 혁신을 창출4
디지털 전환 서비스에 대한 결과 기반 가격 책정5
연구 보고서
* DOP : Digital operations platforms, ERP: enterprise resource planning

출처: IDG Deep Dive 2020 IT 전망보고서
이미지 출처: http://www.freepik.com
비즈니스 Logic 변화에 필요한 8가지 기술
로봇 프로세스 자동화(RPA) 5G 무선 인터넷
인공지능(AI)
데이터옵스(DataOps)
비디오 및 통합 커뮤니케이션
컨테이너(Container)
몰입형 환경(AR, VR, 혼합현실)
IoT 및 엣지 컴퓨팅
선가드AS의 리드 CTO 아키텍트인 토드 로페크는 “흥미롭게도 IoT 프로젝트가 엣지 컴퓨팅, 서버리스, 콘테이너 같은 ‘유행’
기술과 데브옵스와 마이크로서비스에 중심을 둔 조직 구조 재편을 유도하고 있다“라고 말했다.
– 컨테이너 부분 인터뷰 내용 인용

Time to Market에
용이한
환경을 구축
Applications
Monolith
N-Tier
Microservices &
Cloud Native
Infrastructures
Datacenter
Hosted
Cloud
Processes
Waterfall
Agile
DevOps
표준 통합

단일 컨트롤 호스트 상에서 여러 개의 고립된 리눅스 시스템 들을 실행하기 위한 “운영시스템 레벨 가상화” 방법으로 응용
프로그램의 종속성과 함께 응용프로그램 자체를 캡슐화한 형태로 일반적인 VM과 같이 OS의 격리된 인스턴스 형태로 제공
됩니다.
컨테이너란?
• 가상머신(VM) 대비 효율적인 환경을 제공
 호스트(Host) OS 자원을 공유하여 보다 효율적인 자원
사용
 일반적으로 VM 환경에서 실행되는 응용프로그램 대비
오버헤드가 감소
 환경 변경에 따른 이식성(Portability) 향상
이미지 출처: https://octopus.com/blog/automate-sql-server-install-using-linux-docker
APP Process
Isolated Env.

컨테이너 vs 가상머신
컨테이너와 가상머신은 리소스를 할당 및 격리하는 측면에서 유사한 장점을 제공하지만 컨테이너가 하드웨어가 아닌 운영 체
제를 가상화하기 때문에 기능이 다르게 작동합니다. 컨테이너는 보다 효율적으로 이식성을 제공합니다.
컨테이너
• 가상 머신 (VM)은 하나의 서버를 여러 서버로 전환시키는 물리적
하드웨어의 추상적 개념
• 하이퍼바이저를 사용하면 여러 대의 VM을 단일 시스템에서 실행
• 각 VM에는 운영 체제, 응용 프로그램, 필요한 바이너리 및 라이브
러리가 포함되어 있으며 수십 GB를 사용
• 컨테이너 대비 부팅부터 애플리케이션 구동까지 속도가 느림
가상머신
• 컨테이너는 코드 및 의존성을 함께 패키징하는 어플리케이션 계층의
추상적 개념
• 여러 컨테이너를 동일한 시스템에서 실행하고 OS 커널을 다른 컨테
이너와 공유
• 각 컨테이너는 사용자 공간(User Space)에서 분리 된 프로세스로 실
행
• 컨테이너는 VM보다 공간을 적게 차지하며 (컨테이너 이미지는 일반
적으로 수십 MB 크기 임), 더 많은 응용 프로그램을 처리 할 수 있으
며 더 적은 VM 및 운영 체제가 필요
Physical Server
VM Type X
Application
WAS
GuestOS
VM Type X VM Type X
Application
WAS
GuestOS
Application
WAS
GuestOS
Hypervisor(Host OS)
OSContainer Engine
Container
Application
WAS
Container
Application
WAS
Host OS
Container
Application
WAS
Any Infrastructure

Docker는 리눅스 컨테이너 기술을 기반으로 하는 오픈소스 가상화 플랫폼이며, 오픈소스 커뮤니티 프로젝트로 기술 개발을
지원합니다.
Docker Container
 Docker 컨테이너의 장점
• LXC는 VM의 경량화에 초점을 뒀지만 Docker는 최종 애플리케이션의 실행에 중점
• OS가 실행되지 않고 애플리케이션만 실행되므로 불필요한 리소스 낭비가 없음
• 간단한 스크립트 형태의 Dockerfile만 작성하면 컨테이너 이미지 생성을 쉽게 할 수 있음
• 재사용이 가능한 Layer 방식의 파일시스템 사용으로 이미지 저장공간 절약
• DockerHub를 통하여 대부분의 SW 커뮤니티 및 벤더들이 이미지를 제공하고 있음
App 1 App 2 App 3
Bins/Libs Bins/Libs Bins/Libs
Docker Engine
Host OS
Infra Structure
표준화된 이미지 포맷의 이
유로 컨테이너 기술의 표준
이 되었으나, Docker 재단의
Enterprise 상용 버전 출시로
인해 오픈소스로의 사용이
불가

Open Container Initiative는 컨테이너 기술을 표준화하고 그 결과로 표준 Runtime인 cri-o를 만들었습니다. RHEL8 버전부터
cri-o 표준 runtime 환경이 포함되어 기본으로 제공하고 있습니다.
Cri-O 정의
▪ Cloud Native Foundation에서 공개 산업 표준의 컨테이
너 포맷과 런타임 수립 공표
▪ 초경량의 OCI-호환 컨테이너 런타임
▪ 격리 기술을 통한 가장 높은 보안성 제공
▪ Red Hat 은 표준 컨테이너 기술인 cri-o를 공식 지원
Established in June 2015
by leaders in the container
industry
* RHEL: Red Hat Enterprise Linux

쿠버네티스는 컨테이너화된 워크로드와 서비스를 관리하기 위한 이식성 있고, 확장가능한 오픈소스 플랫폼입니다. 선언
적 구성과 자동화를 모두 용이하게 만들어 줍니다.
Kubernetes Project
 Kubernetes 개요
• 컨테이너 애플리케이션을 배포하는 오케스트레이터
• 구글에서 2014년 6월 오픈소스 프로젝트로 발표
• 2015년 7월 1.0 버전을 기반으로 CNCF(Cloud Native
Computing Foundation)을 설립
• Red Hat, ebay, AT&T, Cisco, IBM, Intel, Twitter,
VMWare 등 다수 회사에서 개발 참여
 Kubernetes 장점
• 대규모의 컨테이너 배포 및 관리
• 여러 호스트를 통한 이중화
• 필요에 따라 컨테이너를 추가(scaling), 복제
(replication), 업데이트(rolling update), 롤백(rollback)
지원
출처 : https://kubernetes.io/docs/concepts/overview/components/
[ Kubernetes Cluster Architecture ]

OpenShift 개요
“글로벌 Best 컨테이너 기술” “업계 최고의 컨테이너 관리 기술”
▪ 세계 컨테이너 기술의 표준 (OCI 선정)
▪ Docker와 완벽한 호환성
▪ 격리 기술을 통한 가장 높은 보안성 제공
▪ 구글에서 개발되고 사용하고 있는 Orchestration
기술인 “Kubernetes”
▪ 구글과 협력하여 지속적인 프로젝트 발전에 기여
(Red Hat은 프로젝트에서 두 번째 주요 기여자)
▪ 실제 환경에서 가장 많은 Container를 Handling하
며 기 안정화됨

OpenShift 개요
Red Hat OpenShift Container Platform은 컨테이너 기반 소프트웨어의 디플로이 및 관리를 위한 레드햇의 제품입니다.
구체적으로 말해, 가속화된 애플리케이션 개발을 위해 컨테이너와 데브옵스 도구를 사용하는 쿠버네티스의 지원 배포판이
라 할 수 있습니다.

OpenShift 개요
Kubernetes
Red Hat Enterprise Linux | RHEL CoreOS
CaaS PaaS
Monitoring, Logging,
Registry, Router,
Telemetry
Service Mesh, Serverless,
Middleware/Runtimes,
ISVs
Dev Tools, CI/CD,
Automated Builds,
IDE
Cluster Services Application Services Developer Services
Automated Operations
FaaSBest IT Ops Experience Best IT Developer Experience
표준 컨테이너 기술 기반에 Red Hat Linux 인프라 기술 적용

OpenShift Architecture
Red Hat OpenShift Container Platform의 구성요소인 컨테이너(Cri-O) 서비스는 Linux 기반의 경량 컨테이너 이미지 패키
징 및 생성을 위한 runtime을 제공하며 Kubernetes는 클러스터 관리를 제공하고 여러 호스트에서 컨테이너를 조정합니다.

OpenShift 인프라 구성 방안

OpenShift Infra 구성
Red Hat OpenShift Container Platform의 Infra 구성 요소별 구축 방안을 순차적으로 설명합니다.
Private network
Virtual Machines
(Master)
api-server  controller-manager  etcd
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 3 Node 4Node 1 Node 2 Node 3 Node 1 Node 2 Node 3
Virtualization Technology
Server 1 Server 2 Server 3 Server N
Node 2Node 1
Node 1 Node 2 Node 3 Node 4 Node N
Bare-Metal
(Application)
application pods
High Performance System Persistent Volume
• 개발과 운영 환경 분리 구성 여부
• 인터넷 연결 가능 또는 불가인지 사전 확인
• 서비스 대표 도메인 설정
- 내부 콘솔 및 어플리케이션에 사용되는 OpenShift 기본 Domain (ex)*.ocp.rockplace.co.kr)
• 애플리케이션 이미지
- 애플리케이션에서 사용할 이미지 종류
(Web(Apache, Nginx), WAS(Tomcat, Jboss, …), Custom Build 필요한지 등)
고려사항

OpenShift Infra 구성 – #1
 서버
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
• 지원되는 Infra 환경
확인사항
• Red Hat OpenStack Platform
• Red Hat Virtualization
• VMware vSphere
• Amazon Web Service(AWS)
• Microsoft Azure
• Google Cloud Platform(GCP)
자세한 정보 확인: https://access.redhat.com/documentation/en-us/openshift_container_platform/4.6/html/architecture/architecture-installation#available-
platforms_architecture-installation
• Bare Metal

 Master Node
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
• Master Node 구성
확인사항
• 3중화 환경으로 구성 (etcd를 통한 무중단 시스템 환경 제공)
• Master Node 접근을 위한 네트워크 구성 설계 고려(L4 스위치 또는 HA Proxy 환경)
etcd는 머신의 분산된 시스템 또는 클러스터의 설정 공유, 서비스 검색 및 스케줄러 조정을 위한 일관된 오픈소스, 분산형 키-값 저장소로
kubernetes에서 클러스터를 구동하는 핵심 역할을 담당

 Infra Node
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
• Infra Node 구성
확인사항
• 컨테이너의 서비스 통신을 위한 Router, Registry, Logging 등의 분리 구성
• Node 장애 시 분산 및 Scale-Out형 확장이 유연한 구조 설계 고려

 Worker Node-#1
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
• Worker Node(Virtualization) 구성
확인사항
• 서비스 컨테이너(POD)가 실제 실행되는 Node
• Node 장애 시 다른 Node에서 컨테이너가 바로 실행될 수 있도록 클러스터 설계 고려
• 각 Node 별 네트워크는 Host Server에서 이중화(Bonding) 구현이 되어야 함

 Worker Node-#2
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
https://catalog.redhat.com/hardware
확인사항
• 서비스 컨테이너(POD)가 실제 실행되는 Node
• 고성능이 요구되는 환경 또는 특수 목적으로 사용이 필요한 환경
• 각 Node 별 네트워크 이중화(Bonding) 구성 필수
• Worker Node(Bare metal) 구성

 Persistent Volume
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
확인사항
• 컨테이너(POD)는 이미지가 실행되므로 별도의 데이터 저장소가 필요
• 지원 Type
 AWS Elastic Block Store(EBS)
 Azure Disk
 Azure File
 Cinder
 Fibre Channel
• Persistent Volume 구성
 GCE Persistent Disk
 HostPath
 iSCSI
 Local volume
 NFS
 OpenStack Manila
 Red Hat OpenShift Container
Storage
 VMware vSphere

 OpenShift Network
Private network
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
확인사항
• Kubernetes는 POD가 서로 통신할 수 있도록 보장하고 각 POD에 내부 네트워크의 IP 주소를 할당
• Default Network 환경: DHCP
• 내부 Overlay Network IP는 POD : 10.1.0.0/16, SERVICE : 172.30.0.0/16 사용(Default)
• 외부 통신을 위해 Master Node와 Worker Node 연결을 위한 Load Balancer가 요구됨
• Load Balancer는 L4 Switch를 권장하며, HA Proxy를 통한 구성도 지원
• OpenShift Network 구성

OpenShift 서버 구성 요약_#1
Private network
Domain Name Service
Load Balancer (L4)
External IP External IP External IP
OpenShift API/administration console App 1 App 2
User App definition
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Red Hat
Virtualization
Node 2Node 1 Node 5 Node 7 Node 8 Node 9 Node 10
Server 4 Server 5 Server 6 Server 7
가상화 기술을 접목하여 시스템 사용 용도에 따라 Scale-Out 형태로 Node를 증설하여 다양한 컨테이너 개발 환경을 제공하
도록 인프라를 설계할 수 있습니다.
가상화 기술의 장점을 접목하
여 컨테이너 플랫폼의
유연성, 확장성을 증대

OpenShift 서버 구성 요약_#2
시스템 구성 요건에 따라 Bare-metal 환경을 연계하여 고성능을 요구하는 시스템을 사용해야 하는 환경 등을 지원할 수 있는
POOL 형태의 컨테이너 시스템을 구성합니다.
Private network
Domain Name Service
Load Balancer (L4)
External IP External IP External IP
OpenShift API/administration console App 1 App 2
User App definition
Virtual Machines
(Master)
Virtual Machines
(Infrastructure)
registry  router
Virtual Machines
(Application)
Node N
application pods
OpenShift SDN
Node 2Node 1
Bare-Metal
(Application)
application pods
High Performance System
Bare-metal 환경의 고성능을
위한 Zone 의 분리 구성

# 기존 애플리케이션의 마이그레이션, 신규 구축 및 트러블 슈팅에 대한 기술지원 필요
# 개발 및 테스트로 일부 사용하였으나 기술지원 문제 발생
# 직접설치 : 향후 패치, 업그레이드 등 문제 해결을 위한 지원 필요
# 망분리로 인해 외부와 단절된 환경에서 구축 필요
OpenShift Container Platform - 고객사례 (OO생명)
# Prometheus & Grafana, EFK(Elastic + Fluentd + Kibana)
# Docker & Kubernetes기반, 로깅(EFK)/모니터링(Grafana & Prometheus)/관리자 UI포함
# Production 레벨에서 안정성 및 사용 편의성 제공
# 구축 경험이 있는 신뢰된 파트너를 통한 기술지원 제공
출처: 20190618_컨테이너플랫폼구축_사례공유.pptx(Container Platform for Agile Transformation)

# H/W구매절차 및 S/W 구성 시간 절감
# 신속한 애플리케이션 배포 및 다양한 테스트 환경을 제공
# H/W 및 S/W 구매 비용 절감
OpenShift 도입효과 - 고객사례 (OO생명)
# CPU 1/100, Disk 1/10 수준으로 사용량 감소
# OS 수량의 감소로 유지 및 관리 용이
# S/W 설치 등 일부 자동화로 시스템 구축 용이
출처: 20190618_컨테이너플랫폼구축_사례공유.pptx(Container Platform for Agile Transformation)

DEMO 시연
- Docker Image를 OpenShift에서 사용 호환 검증

DEMO 환경 설명
RHEL7.8
Node
Docker
Container
Docker
Container
Docker
Container
Docker
Container
OPERATING SYSTEM
OPENSHIFT PLATFORM
OPENSHIFT Worker No
de
POD
Docker Host
Container Registry
• Tomcat Docker Image 빌드
및 실행
 OpenJDK 1.8.0_272-b10
 apache-tomcat 9.0.39
 Jpetstore 6
• 생성한 Tomcat Docker
Image를 OpenShift에서 실행

DEMO 영상

차세대 웹 애플리케이션 운영의 표준인 컨테이너 기술의 기반이 되는 플랫폼 구축
구축 사례
A 생명보험사 OpenShift 구축 및 아키텍처
• 2017년 컨테이너 플랫폼 추진 전략에 따라 기 구축된 내부 영역을 확대, 대외 및 DR 영역에 플랫폼 구축 및 기존 워크로드 전환과 신규 워크로드 지원을 지속 수행
• Business Agility(Time to Market) 및 비용 절감 등 효과를 극대화 시키고자 함
방향
 2017년도 4차 산업혁명 시대를 맞아 AI, RPA 등 다양한 선도적인 기술을 도입하여 비즈니스 성장을 지원하며, 고객 중심 조직의 Agile Transformation을 수행
 과거의 IT(3-Tier) 애플리케이션 구조에서 컨테이너 기반의 어플리케이션을 운영할 수 있는 플랫폼을 구축하여 비즈니스 성장이 가속화 될 수 있는 발판을 마련
배경

사내 인프라 환경의 Digital Transformation을 위한 Private Cloud Infra 환경의 데이터 센터 구축
구축 사례
B 중공업 클라우드 구축 및 아키텍처
관리자
물리 인프라(x86 표준 하드웨어)
API
API
Private Cloud 서비스
Legacy infra
…
컴퓨트 이미지 스토리지 대시보드 네트워킹 인증 오케스트레이션배포관리
소프트웨어 정의 스토리지
Scale-out 아키텍처
Platform 서비스
개발자 & 운영자를 위한 DevOps 환경 기반 확보
• DT 통합 데이터센터를 지원할 수 있는 인프라를 우선 구축하고, 추가적으로 발생되는 프로젝트는 Scale-Out 형태로 증설, 확대 구축함
• 사내(제조)에 필요한 데이터는 Private 클라우드, 사외(제품/서비스)에 필요한 데이터는 Public 클라우드와 연계
방향
 그룹사 별 추진 예정인 DT 프로젝트의 중복투자를 제한하고, 향후 확장성과 상호 운용성을 확보하기 위한 통합 인프라를 구성하고자 함
 Private Cloud 우선 구축 후 각 프로젝트 특성에 따른 글로벌 Public Cloud를 연계하여 확장하는 Hybrid 구성을 목표 이미지로 하여 추진 예정.
배경

락플레이스는
오픈소스 + 클라우드 전문 기업 입니다.
대한민국 리눅스의 역사와 성장을 함께 해온 락플레이스는 오픈소스 전
문 기업으로 국내 최다 엔지니어, 국내 최고 기술력, 국내외 우
수기업 컨설팅 경험으로 고객의 성공적인 오픈소스 플랫폼
구축을 위하여 응용 프로그램 전체 범위의 서비스를 제공 하
고 있습니다.
최고의 솔루션과 서비스를 보유한 락플레이스는 고객 중심의 기술지원
서비스를 통해 비즈니스 가치 창출에 기여하는 고객의 신뢰 동반자입
니다. 다양한 프로젝트 수행 경험을 보유한 락플레이스는 열정, 전문성,
커뮤니케이션을 바탕으로 고객에게 훌륭한 조언자가 되고, 개척자가 되
는 것을 두려워 않는 고객의 혁신 동반자입니다. 락플레이스는 최고
의 오픈소스 서비스로 오픈소스를 통한 극한의 즐거움을 선사하겠
습니다.
2005년 설립 이후 오픈소스
역사와 함께 성장
15Y
오픈소스 서비스 경험
클라우드 Service , OS,
Virtualization, WAS, DB
오픈소스 전문 엔지니어
70명
전문 엔지니어 구성
Migration/Consulting/Maintenance
전방위적 오픈소스 소프트웨어
활용고객 서비스 제공
500 회
고객 Reference
OS, DB등 9가지의 솔루션 스택
그룹에 35개 제품 기술지원
체계 및 파트너쉽 보유
9and35
다양한 제품 기술지원
•창립일 : 2005년 11월
•회사명 : 락플레이스
•대표이사 : 서동식
•본사 : 서울시 강남구 언주로 844(신사동 윤당빌딩 3층, 7
층)
•서비스 : Open Source Consulting, Migration,
Implementation & Maintenance, Public Cloud, Big Data
Solution
•대표번호 : 02-6251-7788
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Virtualizationn
BRMS
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Data Virtualization
LifeKeeper
DataKeeper
FUJITSU
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