동기식으로 복제된 디스크를 사용하여 HA 서비스 빌드

하이퍼디스크 균형 고가용성은 Compute Engine에서 고가용성(HA) 서비스를 구현할 수 있는 스토리지 옵션입니다. 하이퍼디스크 균형 고가용성은 같은 리전의 두 영역 간에 데이터를 동기식으로 복제하고 영역 오류 최대 1회까지 디스크 데이터의 HA를 보장합니다.

복제된 디스크를 사용하여 고가용성 서비스 빌드

이 섹션에서는하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크를 사용하여 HA 서비스를 빌드하는 방법을 설명합니다.

설계 고려사항

HA 서비스 설계를 시작하기 전에 애플리케이션, 파일 시스템, 운영체제의 특성을 이해해야 합니다. 이러한 특성은 설계의 기초가 되며 다양한 접근법을 배제할 수 있습니다. 예를 들어 애플리케이션이 애플리케이션 수준 복제를 지원하지 않는 경우 해당되는 일부 설계 옵션을 적용할 수 없습니다.

마찬가지로 애플리케이션, 파일 시스템 또는 운영체제가 비정상 종료에 대한 내결함성을 갖추고 있지 않은 경우하이퍼디스크 균형 고가용성(프리뷰) 또는 영역 디스크 스냅샷도 사용하지 못할 수 있습니다. 비정상 종료에 대한 내결함성이란 비정상 종료 전에 디스크에 이미 커밋된 데이터를 손실하거나 손상시키지 않고 갑작스러운 종료로부터 복구하는 기능을 말합니다.

고가용성을 설계할 때는 다음 사항을 고려하세요.

하이퍼디스크 균형 고가용성 기타 솔루션 사용이 애플리케이션에 미치는 영향
디스크 쓰기 성능
서비스 복구 시간 목표 - 영역 장애로부터 서비스를 복구해야 하는 속도 및 SLA 요구사항
복원력이 우수하고 안정적인 서비스 아키텍처를 구축하는 비용

비용 측면에서 동기 및 비동기 애플리케이션 복제에는 다음 옵션을 사용합니다.

데이터베이스와 VM의 두 인스턴스를 사용합니다. 이 경우 다음 항목에 따라 총 비용이 결정됩니다.
- VM 인스턴스 비용
- 영구 디스크 또는하이퍼디스크 비용
- 애플리케이션 복제 유지 비용
동기식으로 복제된 디스크에 단일 VM을 사용합니다.하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크에서 고가용성을 확보하려면 이전 옵션과 동일한 VM 인스턴스 및 디스크 구성요소를 사용하되 동기식으로 복제된 디스크도 포함합니다. 하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크는 2개 영역에서 복제되기 때문에 영역 디스크에 비해 바이트당 비용이 두 배입니다.

하지만 동기식으로 복제된 디스크를 사용하면 애플리케이션 복제를 유지할 필요 없이 데이터가 자동으로 두 개의 복제본에 기록되므로 유지보수 비용이 줄어들 수 있습니다.
장애 조치가 필요하기 전에는 보조 VM을 시작하지 않습니다. VM을 활성 대기 VM으로 유지하지 않고 장애 조치 중 주문형 방식으로만 보조 VM을 시작하면 호스트 비용을 더 줄일 수 있습니다.

비용, 성능, 복원력 비교

다음 표에서는 다양한 서비스 아키텍처의 비용, 성능, 복원력을 비교하여 보여줍니다.

HA 서비스 아키텍처	영역 디스크 스냅샷	애플리케이션 수준 동기	애플리케이션 수준 비동기	동기식으로 복제된 디스크
애플리케이션, VM, 영역 장애로부터 보호¹
애플리케이션 손상 완화(예: 애플리케이션 비정상 종료 시 내결함성이 부족한 경우)		²	²
비용	$	$$ Two instances of the database or VM running, application replication setup and maintenance, cross zone networking.	$$ 실행 중인 데이터베이스나 VM의 인스턴스 두 개, 애플리케이션 복제 설정 및 유지보수, 영역 간 네트워킹.	$1.5x - $$ 활성 대기 VM을 사용하는 경우 비용은 애플리케이션 복제와 동일합니다. 장애 조치 중에 주문형 방식으로 백업 VM을 가동하면 비용을 절약할 수 있습니다. 디스크 복제본 간의 영역 간 네트워킹에는 요금이 청구되지 않습니다.
애플리케이션 성능	효과 없음	동기 복제로 애플리케이션 성능 단점 보완	효과 없음	대부분의 애플리케이션에 효과 없음
RPO 요구 사항이 낮은 애플리케이션에 적합(데이터 손실에 대한 내결함성이 매우 낮음)	스냅샷 생성 시점에 따른 데이터 손실	데이터 손실 없음³	복제가 비동기이므로 데이터가 손실됨	데이터 손실 없음
재해 발생 시 스토리지 복구 시간⁴	O(분)	O(초)	O(초)	O(초) - 디스크를 대기 VM 인스턴스에 강제 연결

¹ 복제된 디스크나 스냅샷을 사용하여 장애 및 손상을 방지하고 완화할 수 없습니다. 애플리케이션, 파일 시스템, 기타 소프트웨어 구성요소가 일관되게 비정상 종료되거나 작업이 정지되어야 합니다.

² 일부 애플리케이션 복제는 일부 애플리케이션 손상을 완화합니다. 예를 들어 MySQL 기본 애플리케이션이 손상되어도 복제본 VM 인스턴스는 손상되지 않습니다. 자세한 내용은 애플리케이션 문서를 참조하세요.

³ 데이터 손실은 영구 스토리지에 커밋된 데이터의 복구 불가능한 손실을 의미합니다. 여전히 커밋되지 않은 모든 데이터가 손실됩니다.

⁴ 장애 조치 성능에는 파일 시스템 검사, 애플리케이션 복구, 장애 조치 후 로드가 포함되지 않습니다.

동기식으로 복제된 디스크를 사용하여 HA 데이터베이스 서비스 빌드

이 섹션에서는하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크(프리뷰)와 Compute Engine을 사용하여 스테이트풀(Stateful) 데이터베이스 서비스(MySQL, Postgres 등)에 사용되는 HA 솔루션 빌드에 대한 고급 개념을 설명합니다.

Google Cloud에서 광범위한 중단이 발생하는 경우(예: 전체 리전을 사용할 수 없는 경우) 애플리케이션을 사용하지 못하게 될 수 있습니다. 니즈에 따라 더 높은 가용성을 얻도록 교차 리전 복제 기술 를 사용하는 것이 좋을 수 있습니다.

데이터베이스 HA 구성에는 일반적으로 VM 인스턴스가 두 개 이상 있습니다. 이러한 VM 인스턴스는 관리형 인스턴스 그룹 하나 이상에 속한 것이 좋습니다.

기본 영역의 기본 VM 인스턴스
보조 영역의 대기 VM 인스턴스

기본 VM 인스턴스에는 두 개 이상의 디스크(부팅 디스크와 복제된 디스크)가 있습니다. 복제된 디스크에는 중단 시 다른 영역에 보존해야 하는 데이터베이스 데이터 및 기타 변경 가능한 데이터가 포함됩니다.

예를 들어 운영체제 업그레이드로 인해 대기 VM 인스턴스에서 구성 관련 중단을 복구하려면 별도의 부팅 디스크가 필요합니다. 또한 장애 조치 중에는 부팅 디스크를 다른 VM에 강제로 연결할 수 없습니다.

기본 VM 인스턴스와 대기 VM 인스턴스는 상태 확인 신호에 따라 트래픽이 기본 VM으로 전송되는 부하 분산기를 사용하도록 구성됩니다. 데이터 재해 복구 시나리오는 개발자의 시나리오에 더 적합할 수 있는 기타 장애 조치 구성을 설명합니다.

데이터베이스 복제 문제

다음 표에는 애플리케이션 동기 또는 반동기 복제(예: MySQL)의 설정 및 관리와 관련된 몇 가지 일반적인 도전과제와 함께, 이러한 복제가하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크(프리뷰)의 동기 디스크 복제와 어떻게 다른지가 나와 있습니다.

도전과제	애플리케이션 동기 또는 반동기 복제	동기 디스크 복제
기본 복제본과 장애 조치 복제본 간의 안정적인 복제 유지	오류 발생 및 VM 인스턴스의 HA 모드 종료의 원인은 다양합니다. SSL 인증서 불일치나 기본 인스턴스 측 ACL 누락과 같은 복제 매개변수가 잘못 구성되었습니다. 기본 VM 인스턴스의 로드가 높아 장애 조치 복제본이 이를 따라갈 수 없습니다. 애플리케이션 문제, OS 구성 오류 또는 Docker 실패와 같은 복제 문제를 일으키는 버그가 있습니다. CPU 경합, VM 중단, 중간 네트워크 중단과 같은 인프라 오류가 있습니다.	스토리지 오류는 하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크에서 처리됩니다. 이는 디스크 성능의 변동 가능성을 제외하고 애플리케이션에서 투명하게 발생합니다. 애플리케이션 또는 VM 문제를 표시하고 장애 조치를 트리거하려면 사용자 정의 상태 점검이 있어야 합니다.
엔드 투 엔드 장애 조치 시간이 예상보다 깁니다.	장애 조치 작업에 소요되는 시간에 상한이 없습니다. 모든 트랜잭션이 재실행되기를 기다리는 단계(위의 2단계)가 데이터베이스의 스키마와 로드에 따라 제멋대로 길어질 수 있습니다.	하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크는 동기 복제를 제공하므로 장애 조치 시간은 다음 지연 시간의 합계로 제한됩니다. 이미 사용 중인 대기 VM 인스턴스가 없는 경우 보조 VM을 만듭니다. 복제된 디스크를 강제로 연결합니다. 애플리케이션을 초기화합니다.
분할 브레인	분할 브레인을 방지하려면 두 방식 모두 한 번에 기본 인스턴스 하나만 있도록 프로비저닝해야 합니다.

도전과제

애플리케이션 동기
또는 반동기 복제

동기 디스크 복제

기본 복제본과 장애 조치 복제본 간의 안정적인 복제 유지

오류 발생 및 VM 인스턴스의 HA 모드 종료의 원인은 다양합니다.

SSL 인증서 불일치나 기본 인스턴스 측 ACL 누락과 같은 복제 매개변수가 잘못 구성되었습니다.
기본 VM 인스턴스의 로드가 높아 장애 조치 복제본이 이를 따라갈 수 없습니다.
애플리케이션 문제, OS 구성 오류 또는 Docker 실패와 같은 복제 문제를 일으키는 버그가 있습니다.
CPU 경합, VM 중단, 중간 네트워크 중단과 같은 인프라 오류가 있습니다.

스토리지 오류는 하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크에서 처리됩니다. 이는 디스크 성능의 변동 가능성을 제외하고 애플리케이션에서 투명하게 발생합니다.

애플리케이션 또는 VM 문제를 표시하고 장애 조치를 트리거하려면 사용자 정의 상태 점검이 있어야 합니다.

엔드 투 엔드 장애 조치 시간이 예상보다 깁니다.

장애 조치 작업에 소요되는 시간에 상한이 없습니다. 모든 트랜잭션이 재실행되기를 기다리는 단계(위의 2단계)가 데이터베이스의 스키마와 로드에 따라 제멋대로 길어질 수 있습니다.

하이퍼디스크 균형 고가용성 디스크는 동기 복제를 제공하므로 장애 조치 시간은 다음 지연 시간의 합계로 제한됩니다.

이미 사용 중인 대기 VM 인스턴스가 없는 경우 보조 VM을 만듭니다.
복제된 디스크를 강제로 연결합니다.
애플리케이션을 초기화합니다.

분할 브레인

분할 브레인을 방지하려면 두 방식 모두 한 번에 기본 인스턴스 하나만 있도록 프로비저닝해야 합니다.

디스크에 대한 읽기 및 쓰기 작업 순서

읽기 및 쓰기 시퀀스 또는 디스크에서 데이터를 읽고 디스크에 쓰는 순서를 결정할 때 대부분의 작업은 VM의 디스크 드라이버에서 수행됩니다. 사용자는 복제 시맨틱스를 처리할 필요가 없으며 평소와 같이 파일 시스템과 상호작용할 수 있습니다. 기본 드라이버에서 읽기 및 쓰기의 시퀀스를 처리합니다.

기본적으로하이퍼디스크 균형 고가용성(프리뷰)을 사용하는 Compute Engine VM은 전체 복제 모드로 작동하며 이 모드에서는 디스크에서 읽기 또는 쓰기 요청이 두 복제본으로 전송됩니다.

전체 복제 모드에서는 다음과 같은 결과가 발생합니다.

쓰기 작업에서 쓰기 요청은 두 복제본에 쓰기를 시도하고 두 쓰기 모두 성공하면 확인합니다.
읽기 작업에서 VM은 읽기 요청을 두 복제본에 보내고 성공한 복제본에서 결과를 반환합니다. 읽기 요청이 타임아웃되면 다른 읽기 요청이 전송됩니다.

복제본이 지연되거나 읽기 또는 쓰기 요청 완료를 확인하지 못하면 복제본 상태가 업데이트됩니다.

상태 점검

부하 분산기에서 사용하는 상태 점검은 상태 점검 에이전트에 의해 구현됩니다. 상태 점검 에이전트는 두 가지 용도로 사용됩니다.

상태 점검 에이전트는 VM 인스턴스를 모니터링하고 부하 분산기와 통신하여 트래픽을 전송하기 위해 기본 및 보조 VM 내에 상주합니다. 인스턴스 그룹으로 구성된 경우에 가장 잘 작동합니다.
상태 점검 에이전트는 애플리케이션별 리전 제어 영역과 동기화되며 제어 영역 동작에 따라 장애 조치를 결정합니다. 제어 영역은 상태를 모니터링하는 VM 인스턴스와 다른 영역에 있어야 합니다.

상태 점검 에이전트 자체는 내결함성이 있어야 합니다. 예를 들어 제어 영역을 따르는 이미지의 알림은 us-central1-a 영역에 있는 기본 VM 인스턴스와 구분되는 반면 대기 VM은 us-central1-f 영역에 상주합니다.

VM의 상태 점검 에이전트 역할

기본 및 대기 VM 인스턴스에서의 상태 확인 에이전트 역할

다음 단계

동기식으로 복제된 디스크 만들기 및 관리 방법 알아보기
Google Cloud에서 확장 가능하고 복원력이 우수한 웹 애플리케이션 빌드 방법 알아보기
재해 복구 계획 가이드 검토