1. Availability 개요
- 가용성(Availability)은 시스템이 정상적으로 작동하며 사용 가능한 상태를 유지하는 능력을 의미합니다.
- 분산 시스템의 복원력(Resiliency)을 정량적으로 측정하는 가장 중요한 지표 중 하나입니다.
- 고가용성 워크로드를 구축한다는 것은 시스템이 장애 상황에서도 최소한의 중단 시간으로 서비스를 제공할 수 있도록 설계하는 것을 의미합니다.
1.1 가용성의 정의
- 가용성(A)은 워크로드가 사용 가능한 시간의 비율로 정의됩니다.
- 예상되는 "가동 시간(uptime)"과 전체 측정 시간(가동 시간 + 중단 시간) 사이의 비율입니다.
A = uptime / (uptime + downtime)
A: 가용성 (Availability)
uptime: 시스템이 정상적으로 작동하는 시간
downtime: 시스템이 중단된 시간
1.2 가용성의 중요성
- 사용자 경험에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 비즈니스 손실을 최소화합니다.
- 시스템 신뢰성을 보장합니다.
- 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.
2. 가용성 측정 지표
가용성을 측정하고 개선하기 위해서는 다음 세 가지 핵심 지표를 이해해야 합니다.
2.1 MTBF (Mean Time Between Failure)
- MTBF는 평균 장애 간격을 의미합니다.
- 워크로드가 정상 작동을 시작한 시점부터 다음 장애가 발생할 때까지의 평균 시간입니다.
- MTBF가 길수록 시스템이 안정적이라는 의미입니다.
예시
시스템이 3개월 동안 3번 장애 발생:
- 1차 장애: 30일 후
- 2차 장애: 35일 후
- 3차 장애: 25일 후
MTBF = (30 + 35 + 25) / 3 = 30일
2.2 MTTR (Mean Time To Repair/Recovery)
- MTTR은 평균 복구 시간을 의미합니다.
- 장애가 발생한 후 시스템이 정상 상태로 복구되기까지 걸리는 평균 시간입니다.
- 워크로드를 사 용할 수 없는 기간을 나타냅니다.
- MTTR이 짧을수록 시스템의 가용성이 높습니다.
- MTTR 구성 요소
- 장애 감지 시간
- 문제 진단 시간
- 수리/복구 실행 시간
- 시스템 재시작 및 검증 시간
2.3 MTTD (Mean Time To Detection)
- MTTD는 평균 감지 시간을 의미합니다.
- 장애가 발생한 시점부터 복구 작업이 시작되기까지의 시간입니다.
- MTTR의 중요한 구성 요소입니다.
- MTTD가 짧을수록 빠르게 문제에 대응할 수 있습니다.
2.4 지표 간 관계
- MTTD는 MTTR의 일부입니다. 장애를 빨리 감지할수록(MTTD 감소) 전체 복구 시간(MTTR)도 줄어들어 가용성이 향상됩니다.
3. 가용성 계산
3.1 MTBF와 MTTR을 이용한 가용성 계산
- 가용성은 MTBF(가동 시간)와 MTTR(중단 시간)을 사용하여 표현할 수 있습니다.
A = MTBF / (MTBF + MTTR)
예시 1
MTBF = 720시간 (30일)
MTTR = 1시간
A = 720 / (720 + 1) = 0.9986 = 99.86%
예시 2
MTBF = 8760시간 (1년)
MTTR = 2시간
A = 8760 / (8760 + 2) = 0.9998 = 99.98%
3.2 장애 확률
- 워크로드가 "사용 불가능한" 상태일 확률은 장애 확률(F)로 표현됩니다.
F = 1 - A
F: 장애 확률 (Failure probability)
A: 가용성 (Availability)
예시
가용성이 99.9%인 시스템:
F = 1 - 0.999 = 0.001 = 0.1%
연간 중단 시간 = 365일 × 24시간 × 0.001 = 8.76시간
3.3 가용성 수준별 연간 다운타임
| 가용성 | 연간 다운타임 | 월간 다운타임 | 주간 다운타임 | 일일 다운타임 |
|---|---|---|---|---|
| 90% (1 nine) | 36.53일 | 73시간 | 16.8시간 | 2.4시간 |
| 99% (2 nines) | 3.65일 | 7.31시간 | 1.68시간 | 14.40분 |
| 99.9% (3 nines) | 8.77시간 | 43.83분 | 10.08분 | 1.44분 |
| 99.95% (3.5 nines) | 4.38시간 | 21.92분 | 5.04분 | 43.20초 |
| 99.99% (4 nines) | 52.60분 | 4.38분 | 1.01분 | 8.64초 |
| 99.995% (4.5 nines) | 26.30분 | 2.19분 | 30.24초 | 4.32초 |
| 99.999% (5 nines) | 5.26분 | 26.30초 | 6.05초 | 0.86초 |
높은 가용성의 비용
가용성이 높아질수록 이를 달성하기 위한 비용과 복잡도가 기하급수적으로 증가합니다. 99.9%에서 99.99%로 향상하는 것보다 99.99%에서 99.999%로 향상하는 것이 훨씬 어렵습니다.
4. 가용성 향상 전략
- 가용성 개선의 3가지 핵심 요소는 아래와 같습니다.
- 더 긴 MTBF: 장애가 덜 자주 발생하도록 함
- 더 짧은 MTTD: 장애를 빠르게 감지함
- 더 짧은 MTTR: 복구 시간을 단축함
이 세 가지 요소가 분산 시스템의 가용성을 개선하는 핵심입니다.
5. 분산 시스템의 가용성
5.1 분산 시스템의 구성 요소
- 분산 시스템은 소프트웨어 컴포넌트와 하드웨어 컴포넌트로 구성됩니다.
- 일부 소프트웨어 컴포넌트는 그 자체로 또 다른 분산 시스템일 수 있습니다.
- 하드웨어와 소프트웨어 컴포넌트 모두의 가용성이 워크로드의 전체 가용성에 영향을 미칩니다.
5.2 하드웨어와 소프트웨어의 장애 차이
5.2.1 하드웨어 장애 특성
- 예측 가능한 수명
- 하드웨어는 사람의 노화처럼 예측 가능한 패턴으로 고장납니다. 이를 "욕조 곡선(Bathtub Curve)"이라고 부릅니다.
- 초기: 불량품이 빠르게 고 장 (유아 사망기)
- 중기: 안정적으로 작동 (성인기)
- 후기: 마모로 인한 고장 증가 (노년기)
- 제조사는 테스트를 통해 하드웨어가 언제쯤 고장날지 미리 계산할 수 있습니다.
- 하드웨어는 사람의 노화처럼 예측 가능한 패턴으로 고장납니다. 이를 "욕조 곡선(Bathtub Curve)"이라고 부릅니다.
- 실제 수명 예시
- 일반 하드디스크(HDD)의 경우 연간 고장률이 약 1% 미만입니다.
- 보통 3-5년 정도는 문제없이 사용할 수 있고, 더 오래 쓸 수도 있습니다.
- 한번 만들어진 하드웨어는 사용 중에 물리적으로 바뀌지 않습니다.
- 수명이 있는 제품
- 하드웨어는 사용하다 보면 결국 수명이 다해서 교체해야 합니다.
- 전구나 자동차 부품처럼 일정 기간 후에는 고장날 것을 예상하고 만들어집니다.
5.2.2 소프트웨어 장애 특성
- 소프트웨어는 각 새로운 릴리스마다 도입되는 추가 결함으로 인해 계단식 곡선을 따릅니다.
- 분산 시스템의 소프트웨어는 일반적으로 하드웨어보다 기하급수적으로 높은 비율로 변경됩니다.
- 예: 3-5년 동안 Amazon은 소프트웨어 시스템에 4억 5천만에서 7억 5천만 개 이상의 변경을 배포합니다.
- 소프트웨어는 이론적으로 마모 기간이 없으며 무기한 운영될 수 있습니다.
- 하드웨어 에 사용되는 동일한 테스트 및 예측 모델을 소프트웨어에 적용할 수 없습니다.
소프트웨어 가용성의 예측 어려움
분산 시스템에서 "앞으로 얼마나 자주 고장날지(MTBF)", "고장나면 얼마나 빨리 복구할 수 있을지(MTTR)"를 미리 계산하는 것은 결국 예측이나 추정일 뿐입니다.
이러한 수치는 보장이 아닙니다. 실제로는 예상보다 더 자주 고장날 수도 있고, 복구가 더 오래 걸릴 수도 있습니다.
Rule 2: 소프트웨어 가용성의 중요성
워크로드 내 소프트웨어의 가용성은 워크로드 전체 가용성의 중요한 요소이며, 다른 컴포넌트와 동등한 수준의 관심을 받아야 합니다.
5.3 분산 시스템의 버그 유형
분산 시스템에는 가용성에 영향을 미치는 두 가지 주요 버그 클래스가 있습니다.
5.3.1 Bohrbug (보어버그)
- 반복 가능한 기능적 소프트웨어 이슈입니다.
- 동일한 입력이 주어지면 버그는 일관되게 동일한 잘못된 출력을 생성합니다.
- 결정론적인 보어 원자 모델처럼 견고하고 쉽게 감지됩니다.
- 이러한 유형의 버그는 워크로드가 프로덕션에 도달할 때까지는 드뭅니다.
- Bohrbug의 특징
- 재현 가능
- 디버깅 용이
- 일관된 동작
5.3.2 Heisenbug (하이젠버그)
- 일시적인 버그로, 특정하고 드문 조건에서만 발생합니다.
- 이러한 조건은 일반적으로 다음과 관련이 있습니다:
- 하드웨어 (예: 일시적인 장치 오류, 레지스터 크기와 같은 하드웨어 구현 세부 사항)
- 컴파일러 최적화 및 언어 구현
- 제한 조건 (예: 일시적인 스토리지 부족)
- 경쟁 조건 (예: 멀티스레드 작업에 세마포어를 사용하지 않음)
- Heisenbug의 특징
- 프로덕션의 대부분의 버그를 차지합니다.
- 찾기 어려움
- 관찰하거나 디버그하려고 하면 행동이 변하거나 사라지는 것처럼 보입니다.
- 프로그램을 재시작하면 운영 환경이 약간 달라져서 Heisenbug를 발생시킨 조건이 제거되므로 실패한 작업이 성공할 가능성이 높습니다.
Heisenbug 대응 전략
프로덕션의 대부분의 장애는 일시적이며, 작업을 재시도하면 다시 실패할 가능성이 낮습니다. 복원력을 갖추기 위해 분산 시스템은 Heisenbug에 대한 장애 허용성을 가져야 합니다.
6. 의존성과 가용성
6.1 의존성의 종류
- 워크로드는 기능을 제공하기 위해 다양한 컴포넌트에 의존합니다.
- 이러한 컴포넌트를 **의존성(Dependencies)**이라고 부릅니다.
6.1.1 Hard Dependencies (하드 의존성)
- 워크로드가 기능을 수행하기 위해 반드시 필요한 것들입니다.
- 하드 의존성의 가용성은 워크로드의 가용성에 직접적인 영향을 미칩니다.
- 예시: 데이터베이스, 인증 서비스, 결제 게이트웨이
6.1.2 Soft Dependencies (소프트 의존성)
- 사용할 수 없어도 일정 기간 동안 눈에 띄지 않거나 허용될 수 있는 것들입니다.
- 워크로드의 핵심 기능에는 영향을 주지 않습니다.
- 예시: 로깅 서비스, 분석 도구, 추천 엔진
6.2 이론적 최대 가용성 계산
워크로드의 이론적 최대 가용성을 계산하려면 모든 의존성의 가용성을 곱해야 합니다.
A = α₁ × α₂ × ... × αₙ
A: 워크로드의 가용성
αₙ: 각 하위 시스템의 가용성
예시
의존성 1: 99.9% 가용성
의존성 2: 99.9% 가용성
의존성 3: 99.9% 가용성
워크로드 가용성 = 0.999 × 0.999 × 0.999 = 0.997 = 99.7%
의존성 증가의 영향
순수하게 수학적으로 보면, 워크로드의 가용성은 그 의존성 중 어느 것보다 더 높은 가용성을 가질 수 없습니다. 1보다 작은 숫자들을 곱할수록 결과값은 작아집니다.
6.3 실제 가용성과 이론적 가용성의 차이
- 이론 vs 현실
- 이론적으로는 99.99% 가용성을 가진 3개 의존성을 사용하면 워크 로드의 가용성은 더 낮아져야 합니다.
- 하지만 실제로는 99.99% 이상의 가용성을 달성할 수 있습니다.
- 가용성 수치는 추정치일 뿐
- SLA/SLO는 "최소한 이 정도는 보장한다"는 약속입니다.
- 실제로는 명시된 수치보다 더 좋은 성능을 내는 경우가 많습니다.
- 내부적으로 더 높은 목표 설정
- 의존성 서비스들은 공개 SLA보다 높은 내부 목표를 가지고 있습니다.
- 예: SLA는 99.9%지만, 실제 내부 목표는 99.95% (안전 마진)
- SLA가 없는 의존성도 있음
- 예: 인터넷 라우팅 (어떤 ISP를 사용하는지 알 수 없음)
- 이런 경우 정확한 가용성 계산이 불가능합니다.
- 결론
- 이론적 계산은 참고용일 뿐, 정확하지 않습니다.
- 중요한 것은: 의존성을 줄일수록 전체 장애 가능성이 줄어든다는 것입니다.
SLA와 SLO란?
SLA (Service Level Agreement) - 서비스 수준 약정
- 서비스 제공자와 고객 간의 계약서입니다.
- "우리 서비스는 99.9% 가동을 보장합니다"처럼 명시된 약속입니다.
- 약속을 지키지 못하면 보상이나 환불 등의 페널티가 있습니다.
- 예: AWS EC2는 99.99% 가용성 SLA를 제공하며, 이를 못 지키면 크레딧을 제공합니다.
SLO (Service Level Objective) - 서비스 수준 목표
- SLA를 지키기 위해 내부적으로 설정하는 목표치입니다.
- 보통 SLA보다 더 높게 잡습니다 (안전 마진 확보).
- 예: SLA가 99.9%라면, SLO는 99.95%로 설정하여 여유를 둡니다.
- 고객에게 약속하지 않지만, 팀 내부에서 지키려고 노력하는 목표입니다.
간단 비유
- SLA: "손님에게 약속한 배달 시간 30분"
- SLO: "실제로 팀 내부 목표는 25분 (5분 여유)"
6.4 의존성 관리 전략
Rule 3: 의존성 감소
의존성을 줄이는 것은 가용성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 1보다 작은 숫자를 곱하는 횟수가 적을수록 결과는 커집니다.
Rule 4: 의존성 선택
일반적으로 워크로드의 가용성 목표와 같거나 그보다 높은 가용성 목표를 가진 의존성을 선택하세요.
7. 중복성(Redundancy)과 가용성
7.1 중복 서브시스템을 통한 가용성 향상
- 워크로드가 여러 개의 독립적이고 중복된 서브시스템을 활용하면 단일 서브시스템을 사용하는 것보다 높은 이론적 가용성을 달성할 수 있습니다.
- 예를 들어, 두 개의 동일한 서브시스템으로 구성된 워크로드를 고려해봅시다.
- 서브시스템 1 또는 서브시스템 2 중 하나만 작동하면 완전히 작동 가능합니다.
- 전체 시스템이 다운되려면 두 서브시스템이 동시에 다운되어야 합니다.
7.2 중복성 가용성 계산
7.2.1 기본 공식 (2개 서브시스템)
하나의 서브시스템 장애 확률이 1 - α라면, 두 개의 중복 서브시스템이 동시에 다운될 확률은 각 서브시스템의 장애 확률의 곱입니다.
F = (1 - α₁) × (1 - α₂)
가용성: A = 1 - F = 1 - (1 - α₁) × (1 - α₂)
두 서브시스템의 가용성이 동일한 경우(α₁ = α₂ = α):
A = 1 - (1 - α)²
예시
각 서브시스템의 가용성: 99%
장애 확률: 1 - 0.99 = 0.01 (1%)
두 서브시스템이 모두 실패할 확률:
F = 0.01 × 0.01 = 0.0001 (0.01%)
중복성을 사용한 가용성:
A = 1 - 0.0001 = 0.9999 = 99.99%
중복성의 효과
99% 가용성을 가진 서브시스템 두 개를 사용하면 99.99% 가용성을 달성할 수 있습니다. 단일 서브시스템보다 100배 더 높은 가용성입니다!
7.2.2 일반화된 공식 (n개 서브시스템, s개 스페어)
- 앞서 2개 서브시스템(1개 스페어)만 다뤘지만, 실제로는 훨씬 많은 스페어를 둘 수 있습니다.
- 3개, 4개 또는 그 이상의 스페어를 두면 여러 서브시스템이 동시에 고장나도 시스템이 계속 작동할 수 있습니다.
1. 기본 개념: 스페어가 늘어나면
- 단일 스페어 (2개 중 1개 스페어)
- 1개 고장 → OK
- 2개 고장 → 시스템 멈춤
- 확률: (1-α)²
- 복수 스페어 (3개 중 2개 스페어)
- 1개 고장 → OK (스페어 2개 남음)
- 2개 고장 → OK (스페어 1개 남음)
- 3개 고장 → 시스템 멈춤
- 확률: (1-α)³
핵심 원리
s개의 스페어가 있으면, s+1개가 동시에 고장나야 시스템이 멈춥니다.
예: 스페어 2개 → 3개 동시 고장 시 멈춤 예: 스페어 5개 → 6개 동시 고장 시 멈춤
2. f (장애 모드 수)의 의미
f는 "시스템이 멈추는 경우의 수"입니다. 조합론(Combinatorics)의 "n choose k" 개념을 사용합니다.
단계별 이해
질문: "전체 n개 중에서 k개를 선택하는 경우의 수는?"
답: C(n, k) = "n choose k"
우리 경우:
- 전체: n개 서브시스템
- 선택: s+1개 (고장나야 하는 개수)
- 답: f = C(n, s+1)
구체적 예시 1: 작은 시스템
상황: 3개 서브시스템, 1개 스페어
- 시스템이 멈추려면: 2개 동시 고장 (1+1=2)
- 3개 중 2개 선택 경우의 수:
1) A, B 고장
2) A, C 고장
3) B, C 고장
- f = 3
구체적 예시 2: 큰 시스템
상황: 5개 서브시스템, 2개 스페어
- 시스템이 멈추려면: 3개 동시 고장 (2+1=3)
- 5개 중 3개 선택 경우의 수:
1) A, B, C 고장 6) A, D, E 고장
2) A, B, D 고장 7) B, C, D 고장
3) A, B, E 고장 8) B, C, E 고장
4) A, C, D 고장 9) B, D, E 고장
5) A, C, E 고장 10) C, D, E 고장
- f = 10
3. 조합 공식 (Binomial Theorem)
"n choose k"를 계산하는 수학 공식입니다.
C(n, k) = n! / (k! × (n-k)!)
우리 경우 k = s+1 이므로:
f = C(n, s+1) = n! / ((s+1)! × (n-s-1)!)
팩토리얼(!) 설명
5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1 = 120
3! = 3 × 2 × 1 = 6
2! = 2 × 1 = 2
예: C(5,3) 계산
C(5,3) = 5! / (3! × 2!)
= 120 / (6 × 2)
= 120 / 12
= 10
4. 일반화된 가용성 공식
A ≈ 1 - f × (1 - α)^(s+1)
여기서:
- f: 시스템이 멈추는 경우의 수
- (1-α): 각 서브시스템의 장애 확률
- (1-α)^(s+1): s+1개가 동시에 고장날 확률
- f × (1-α)^(s+1): 전체 장애 확률
- A: 가용성 = 1 - 장애 확률
공식 유도 과정
- 각 서브시스템이 고장날 확률:
1-α - s+1개가 동시에 고장날 확률:
(1-α)^(s+1) - 그런 경우의 수가 f가지
- 전체 장애 확률 =
f × (1-α)^(s+1) - 가용성 =
1 - 전체 장애 확률
5. 상세한 계산 예시
시나리오: 5개 서브시스템, 각 99.5% 가용성, 2개 스페어
단계 1: f 계산
f = C(5, 3)
= 5! / (3! × 2!)
= (5×4×3×2×1) / ((3×2×1) × (2×1))
= 120 / 12
= 10
단계 2: 각 서브시 스템 장애 확률
1 - α = 1 - 0.995 = 0.005 (0.5%)
단계 3: 3개 동시 고장 확률
(1 - α)³ = (0.005)³ = 0.000000125
단계 4: 전체 장애 확률
F = f × (1-α)³
= 10 × 0.000000125
= 0.00000125
단계 5: 가용성
A = 1 - 0.00000125
= 0.99999875
= 99.99988%
연간 다운타임 = 365일 × 24시간 × 60분 × 60초 × 0.00000125
≈ 3.94초
예시: 99.5% 가용성 서브시스템
1개 서브시스템 (스페어 없음):
A = 99.5%
2개 스페어 (총 3개):
A ≈ 1 - (1) × (1 - 0.995)³
A ≈ 1 - 0.000000125
A ≈ 99.9999875% (연간 약 3.94초 다운타임)
10개 스페어 (총 11개):
A ≈ 1 - (1) × (1 - 0.995)¹¹
A ≈ 25.5 nines (연간 다운타임 ≈ 0ms, 사실상 0)
7.3 스페어링의 비용 효율성
수익 체감의 법칙
스페어링은 최적화 문제입니다. 스페어가 너무 적으면 워크로드가 원하는 것보다 자주 실패하고, 스페어가 너무 많으면 워크로드 운영 비용이 너무 높아집니다.
7.3.1 비용 대비 가용성 분석
- 위 예시에서 2개 스페어와 10개 스페어를 비교하면
- 비용: 5배 증가 (3개 → 11개)
- 다운타임 감소: 연간 약 4초 감소
- 비용 대비 효과: 매우 낮음
7.3.2 최적 스페어 수
- 서브시스템이 최소 99% 가용성을 가질 때, 3개 스페어를 넘어서면 연간 다운타임이 초 단위로 줄어듭니다.
- 3개 스페어 이후부터는 수익 체감 구간에 도달합니다.
- "더 많이 추가"하고 싶은 충동이 있을 수 있지만, 실제로 비용 대비 효과는 매우 빠르게 사라집니다.
- 대부분의 워크로드에서 3개 이상의 스페어를 사용해도 눈에 띄는 실질적인 이득이 없습니다.
Rule 5: 스페어를 사용한 가용성 향상
워크로드의 의존성 가용성을 높이기 위해 스페어링을 사용하세요.
Rule 6: 비용 효율적인 스페어링
스페어링에는 비용 효율성의 상한선이 있습니다. 필요한 가용성을 달성하는 데 필요한 최소한의 스페어를 활용하세요.
7.4 장애 격리 경계와 스페어링
7.4.1 장애 단위(Unit of Failure) 고려
스페어의 올바른 수를 선택할 때 장애 단위를 고려해야 합니다.
예 시: 단일 AZ 배포
요구사항: 피크 용량 처리를 위해 10개의 EC2 인스턴스 필요
배포: 단일 AZ에 10개 인스턴스
문제점:
- AZ는 장애 격리 경계로 설계됨
- 장애 단위는 단일 EC2 인스턴스가 아니라 전체 AZ
- AZ 전체가 함께 실패할 수 있음
해결책 1: 2개 AZ 사용
배포: 2개 AZ × 10개 인스턴스 = 총 20개 인스턴스
- 하나의 AZ 장애 시에도 10개 인스턴스로 서비스 가능
- 실제로는 10개 스페어 인스턴스처럼 보이지만, 1개 스페어 AZ임
- Static Stability 패턴 적용
해결책 2: 3개 AZ 사용 (더 비용 효율적)
배포: 3개 AZ × 5개 인스턴스 = 총 15개 인스턴스
- 하나의 AZ 장애 시에도 10개 인스턴스로 서비스 가능
- 2개 AZ, 20개 인스턴스보다 비용 효율적
- 1개 스페어 AZ로 수익 체감 지점을 넘지 않음
7.5 스페어링의 추가 고려사항
7.5.1 복잡도 증가
- 각 추가 스페어는 원래 모듈과 동일한 비용이 들어 최소한 선형적으로 비용이 증가합니다.
- 스페어를 사용할 수 있는 워크로드를 구축하면 복잡도가 증가합니다:
- 의존성 장애를 식별하는 방법
- 정상적인 리소스로 작업을 이동하는 방법
- 워크로드의 전체 용량 관리
8. 결론
- 가용성은 시스템의 복원력을 정량적으로 측정하는 핵심 지표입니다.
- MTBF, MTTD, MTTR 세 가지 요소를 개선하여 가용성을 향상시킬 수 있습니다.
- 분산 시스템에서 하드웨어와 소프트웨어는 매우 다른 장애 특성을 가지고 있습니다.
- 소프트웨어 가용성은 하드웨어만큼 중요하며 동등한 관심을 받아야 합니다.
- Bohrbug와 Heisenbug를 이해하고 특히 Heisenbug에 대한 장애 허용성을 갖춰야 합니다.
- 의존성을 줄이고 신중하게 선택하는 것이 가용성 향상에 중요합니다.
- 중복성(Redundancy)과 스페어링(Sparing)을 통해 가용성을 크게 향상시킬 수 있지만, 비용 효율성의 상한선이 있습니다.
- 장애 격리 경계(인스턴스, 셀, AZ, 리전)를 고려한 스페어링 전략이 필요합니다.
- 단순히 높은 가용성을 목표로 하는 것이 아니라, 비즈니스 요구사항에 맞는 적절한 수준의 가용성을 정의하고 달성하는 것이 중요합니다.
9. 핵심 규칙 요약
Rule 1: 가용성 개선의 3가지 요소
더 긴 MTBF(장애 빈도 감소), 더 짧은 MTTD(빠른 장애 감지), 더 짧은 MTTR(빠른 복구)이 분산 시스템의 가용성을 개선하는 핵심 요소입니다.
Rule 2: 소프트웨어 가용성의 중요성
워크로드 내 소프트웨어의 가용성은 워크로드 전체 가용성의 중요한 요소이며, 다른 컴포넌트와 동등한 수준의 관심을 받아야 합니다.
Rule 3: 의존성 감소
의존성을 줄이는 것은 가용성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
Rule 4: 의존성 선택
일반적으로 워크로드의 가용성 목표와 같거나 그보다 높은 가용성 목표를 가진 의존성을 선택하세요.
Rule 5: 스페어를 사용한 가용성 향상
워크로드의 의존성 가용성을 높이기 위해 스페어링을 사용하세요.
Rule 6: 비용 효율적인 스페어링
스페어링에는 비용 효율성의 상한선이 있습니다. 필요한 가용성을 달성하는 데 필요한 최소한의 스페어를 활용하세요.
참고 자료
- AWS Well-Architected Framework - Reliability Pillar
- Understanding Availability - AWS Whitepaper
- Distributed System Availability - AWS Whitepaper
- Availability with Dependencies - AWS Whitepaper
- Availability with Redundancy - AWS Whitepaper
- Google SRE Book - Chapter 3: Embracing Risk
- Site Reliability Engineering: How Google Runs Production Systems
- Backblaze Hard Drive Stats
- Amazon Builders' Library – Automating safe, hands-off deployments