요즘, 많은 기업들이 채용 과정에서 클라우드 사용 경험을 요구하고 있습니다. 비즈니스 요구사항이 다변화하면서 자유롭게 서버를 확장/축소할 수 있는 클라우드가 많은 기업들에게 사랑받고 있습니다. AWS, GCP, NCP, Azure 등 다양한 클라우드 환경에서 AWS가 가장 사랑받고 있는 것 같습니다.

기존 온프레미스에 익숙한 개발자들에게 클라우드는 설정할 것들이 너무 많은 어려운 존재인데요. AWS를 처음 접하는 개발자들이 AWS를 친숙하게 이해하고, 클라우드 설계를 진행할 수 있도록 기초적인 내용을 전달하고자 총 6개의 시리즈로 아래와 같이 진행될 예정입니다.

  1. VPC
  2. EC2
  3. RDS
  4. S3 & CloudFront
  5. IAM & Organizations
  6. 10분만에 만드는 고가용성 클라우드 설계하기

S3란?

S3는 Simple Storage Service의 약자로 AWS가 제공하는 클라우드 기반 객체 스토리지 서비스입니다.

일반적으로 클라우드 기반의 Storage는 크게 3가지 형태로 나눠집니다.

  1. 파일 스토리지
  2. 블록 스토리지
  3. 객체 스토리지

AWS는 이중 블록 스토리지와 객체 스토리지를 중점적으로 제공하는데, S3를 이해하기 위해서는 각각의 스토리지 형태가 어떤 특징과 구조로 구성되는지 이해할 필요가 있습니다.

파일 스토리지

파일 스토리지는 일반적으로 윈도우, 맥과 같이 폴더와 파일을 기반으로 저장되는 구조의 스토리지입니다. 파일을 저장할 때, 파일을 저장할 폴더를 생성하고, 해당 폴더의 경로와 파일을 함께 저장해, 여러 계층으로 구성된 폴더와 파일을 구성할 수 있습니다.

파일 스토리지는 폴더/파일 만으로 구성된 간단한 구조이기 때문에, 파일에 대한 정보 외에 부가적인 데이터(메타 데이터)를 함께 저장하기에는 제한적입니다. 또, 계층의 규모가 커질수록(=폴더가 많아질수록) 데이터의 탐색이 느려지고, 자원에 대한 요구가 많아집니다.

블록 스토리지

블록 스토리지는 블록(block) 단위로 데이터를 저장하는 스토리지 구조입니다. 블록 레벨 스토리지라고도 불리는 이 방식은 클라우드 환경에서 자주 사용되는 스토리지 구조입니다.

블록 스토리지는 데이터를 저장할때 블록으로 분할한 후, 분할된 블록을 고유한 ID로 구분해 저장합니다. 이 과정에서 블록을 저장할 공간으로 가장 효율적인 스토리지 내 공간을 할당합니다.

데이터를 원본 그대로가 아닌 블록 단위로 분할하여, 독립적으로 저장되는 구조의 특성상 운영체제에 종속적이지 않게 데이터를 저장할 수 있는 장점이 있어, 운영체제 또는 환경을 자주 변화시키는 클라우드 환경에서 선호되는 방식입니다. EC2를 생성할때 저장공간으로 사용하는 EBS(Elastic Block Storage)가 대표적인 예시입니다.

AWS의 대표적인 블록 스토리지 - EBS
AWS의 대표적인 블록 스토리지 – EBS

또, 데이터 호출시에 분할 저장된 블록들을 조합하여 데이터로 돌려주는 구조 덕분에, 파일 스토리지에 비해서 탐색에 있어서 더 빠른 효율을 보여줍니다.

반면, 블록 스토리지는 블록 단위로 분할하여 저장하는 그 특성 상 스토리지 자체적으로 읽기/쓰기 등의 기능 수행이 불가하고, 파일 시스템과 유사하게 메타데이터를 관리하기 위한 수단이 제한적입니다.

객체 스토리지(오브젝트 스토리지)

오늘의 주인공 S3가 속한 객체 스토리지는 저장하는 객체(오브젝트) 단위 그 자체만으로 저장되는 평면적 저장 공간입니다. (평면적 = 계층 구조가 없음) 개별 데이터 단위를 데이터 유형의 제약 없이 저장하는 객체 스토리지 구조는 파일 시스템이나 색인 등의 일부가 아닌 데이터 자체로 저장되기 때문에 시스템에 독립적이고, 스토리지 자체 권한 관리 뿐만 아니라 개별 객체마다 권한을 부여할 수 있습니다.

블록 스토리지가 갖는 단점에 비하여 객체 스토리지는 데이터 그 자체로 독립적인 저장이 이루어지기 때문에 저장 공간에 대한 확장성이 무한하며(객체 단위로 독립적인 접근이 가능하며), 스토리지의 구조에 따라 다양한 메타 데이터를 객체와 함께 보관할 수 있습니다.

또, 블록 단위로 재조합하는 과정이 포함되지 않기 때문에, 엄청난 크기의 단일 데이터를 저장해야하는 상황에서 유용하게 활용 가능합니다. 마찬가지로 파일 시스템에 의존적이지 않은 특성상 OS와 같은 시스템에 의존적이지 않습니다.

블록 스토리지와 다른 점은, 그 자체로 읽기/쓰기가 어려운 블록 스토리지에 비해 객체 스토리지는 저장된 객체 단위로 접근 가능한 경로가 제공되기 쉬운 구조라 대부분의 클라우드 객체 스토리지들은 저장된 데이터의 독립적인 url을 제공합니다.

객체 스토리지의 특성에 더해 AWS S3는 어떤 특성을 가지고 있을까?

S3는 위에서 언급한대로 클라우드 기반의 객체 스토리지로써 저장되는 객체 마다 독립적인 접근 경로, 권한, 메타데이터를 제공 및 구성할 수 있습니다.

AWS의 KMS 등을 통해 데이터를 암호화하여 특정 키로 관리되도록 할 수 있으며, 객체의 저장 공간에 정해진 크기가 없이, 필요한 만큼 데이터를 무한히 저장할 수 있습니다.

또, 메타 데이터를 다양한 형식으로 기록하여, 데이터의 백업, 아카이빙 등을 수동/자동으로 관리할 수 있고, 데이터의 접근 빈도에 따라 여러 등급의 스토리지에 나누어 관리할 수 있습니다.

대표적인 예시로 S3 Glacier가 있는데, 이름(빙하)에서 보이듯 자주 사용하지 않는 데이터를 S3 Glacier에 저장하면 엄청나게 적은 비용으로 클라우드 내에 데이터를 보관할 수 있습니다.

S3에 대한 걱정

  1. 처음 클라우드 환경 내 스토리지를 사용하게 되면 데이터 유실에 대한 우려가 있을 수 있습니다.
    S3는 표준 스토리지 기준 99.99999999%(9가 11개)의 데이터 보존을 제공합니다. 이는 100년이 지나도 10억개중 1개조차 손실되지 않는 데이터 보존력을 의미합니다. -0-
    또한 객체 단위로 강한 복원력을 갖고 있어, 사용자가 실수해도 데이터의 복원이 가능합니다. (버전 관리 기능 활용 시)
  2. 클라우드 스토리지를 쓰면 비용에 대한 걱정이 생길 수 있습니다.
    일반적으로 I/O 성능과 저장공간에 따른 비용 청구가 이루어지는 파일/블록 스토리지와 다르게 S3는 저장된 데이터 공간만큼의 비용 청구가 이루어지며, CDN(CloudFront)와 연계하면 I/O 비용이 거의 발생하지 않습니다.
  3. S3를 쓰면 아무나 우리 파일을 보게되는 것 아닌가 라고 우려할 수 있습니다.
    S3는 기본적으로 퍼블릭 액세스가 차단되며, 개발자가 원하는 경우 객체 단위로 접근을 허용할 수 있습니다. 또 객체 암호화 기능을 통해 객체가 노출되더라도 읽을 수 없도록 조치할 수 있습니다.

S3 용어 알기

  • 버킷(Bucket): S3에 데이터를 저장히기 위해 생성하는 스토리지 단위입니다. 스토리지 구성을 어떻게 할지에 따라, 하나의 버킷에 여러 종류의 파일을 보관할 수도, 파일의 종류별로 버킷을 분리할수도 있습니다.
  • 버킷 버전 관리: 스토리지에 저장되는 객체들에 대해 버전 관리 기능을 적용하여, 복구, 검색, 복원 등 장애 및 실수를 복구할수 있는 기능이 제공됩니다. 특별한 경우가 아니라면 활성화 하는 것이 권장됩니다.
  • ACL: 앞서 VPC에서도 등장했던 ACL은 Access control list의 약자로, S3에서는 ACL을 활성화하면 객체에 대해 접근 권한을 내 계정 외에 다른 계정에게도 부여할 수 있습니다. 특별한 경우가 아니라면 비활성화 하는 것이 권장됩니다.

CloudFront란?

CloudFront는 S3와 함께 자주 사용되는 AWS의 CDN(Content Delivery Network)입니다. 데이터의 캐싱을 통해 AWS의 글로벌 인프라를 기반으로 실 사용자와 가장 가까운 서버에서 데이터를 전송해주는 글로벌 서비스입니다.

전 세계에 있는 AWS 데이터 센터마다 CloudFront의 Edge Server가 배치되어 있으며, 사용자가 데이터를 요청할때 해당 사용자의 위치와 가장 가까운 Edge Server에서 데이터를 전달합니다.

일반적으로 Origin(EC2 또는 S3)의 데이터를 캐싱하여 Edge Server에 캐싱하고, 캐싱된 데이터를 실 사용자에게 반환하는 구조로 사용하며, S3나 EC2에서 데이터를 직접 제공하는 방식에 비해 훨씬 저렴한 금액으로 이용이 가능합니다. 특히, 데이터 캐싱을 위해 S3나 EC2에서 데이터를 호출하는 경우, 해당 캐싱에 사용되는 트래픽은 비용이 청구되지 않습니다. 또 최대 50GB에 까지는 데이터 전송 비용이 청구되지 않습니다.

일반적인 CDN과 같이 Download 방식과 Streaming 방식 모두를 제공하는데, 기본적으로 HTTP, HTTPS 프로토콜을 모두 지원하며, 스트리밍의 경우 RTS로도 제공 가능합니다.

출처: AWS console
출처: AWS console

CloudFront 용어 알기

S3와 CloudFront를 이용한 정적 웹사이트 배포하기

S3와 CloudFront를 간단하게 알아보았습니다. 이제 실제로 두 서비스를 활용해서 정적 웹사이트를 배포하는 과정을 확인해보겠습니다. 정적 웹사이트 배포는 아래 과정을 거쳐 진행합니다.

  1. S3 생성
  2. S3에 정적 웹사이트 업로드
  3. CloudFront 생성 및 Origin으로 S3 연결
  4. 테스트

1. S3 생성

S3 메뉴에 처음 들어오면, 버킷 메뉴가 있습니다.

버킷 만들기 버튼을 눌러 아래 화면으로 이동할 수 있습니다.

  • 버킷 이름: 사용하고자 하는 버킷의 이름을 지정합니다.
  • 리전: 스토리지가 배치될 리전을 선택합니다.
  • 객체 소유권: ACL 활성화 여부에 따라 객체 소유권을 포함한 권한 기능을 활성/비활성합니다. 가급적 ACL을 비활성화하여 내 S3에는 나만 권한을 갖도록 유지하는 것이 좋습니다.
  • 퍼블릭 액세스 차단 설정: S3에 객체 주소를 가지고 누군가 직접 접속하더라도 컨텐츠가 차단되도록 막아줍니다. CloudFront를 함께 쓰는 경우 가급적 모든 퍼블릭 액세스를 차단하는 것이 좋습니다.
  • 버전 관리: 버전 관리 기능은 객체가 변경될때마다 객체의 각 버전을 저장하는 기능입니다. 장애 및 실수 대응에 효과적이니 활성화 하는 것이 좋습니다.

2. S3에 정적 웹사이트 업로드

생성된 S3 객체에 웹페이지를 업로드해보겠습니다. S3메뉴에서 생성된 버킷 이름을 클릭하고 업로드 버튼으로 파일을 업로드 합니다.

3. CloudFront 생성 및 Origin으로 S3 연결

  • 원본 도메인: Origin을 지정하는 메뉴로 조금전 생성한 S3를 선택합니다.
  • 원본 경로: Origin에서 특정 경로의 객체만 불러올지, 전체를 불러올지 결정할 수 있습니다. S3의 특정 폴더를 url 방식(/내폴더/)으로 지정하면 해당 폴더의 파일만 CloudFront가 가져옵니다.
  • S3 버킷 액세스: CloudFront가 데이터를 가져올때 S3의 액세스 권한과 별개로 자체적인 권한을 부여할지 결정하는 화면입니다. CloudFront에서만 데이터를 제공하려고 할때는 OAI를 사용하고 새 OAI 생성을 수행한뒤, 버킷 정책을 업데이트합니다.

  • CDN의 기능적 설정을 제공하는 화면으로, CloudFront의 기능적 설정을 지정합니다. 특별한 경우가 아니면, 권장 설정을 그대로 활용합니다.

이 외에도 함수 연결([email protected])나 설정 메뉴에서 CloudFront와 연계된 다양한 기능 설정이 가능합니다. 특히 설정 메뉴에서는 CNAME을 지정해, 정해진 도메인으로 연결하거나, SSL 인증서를 연결하여 HTTPS를 자체 대응하도록 설정할 수 있습니다.

이번 설정에서는 우선 CloudFront의 작동 확인을 위해 도메인 연결 없이 넘어가고, 다음 단계에서 도메인을 연결해보겠습니다.

테스트

생성된 CloudFront의 도메인 이름과, S3에 업로드한 정적 웹페이지의 파일명을 입력해 해당 주소로 이동할 수 있습니다.

생성 시 또는 수정 메뉴에서 기본값 루트로, 기본 html 파일 경로를 입력하면, 파일명을 url 뒤에 붙이지 않아도, 해당 파일이 자동으로 반환됩니다.

기본값 루트가 활성화된 url:

https://d188p1wedn13ao.cloudfront.net/

S3 경로대로 인식된 url:

https://d188p1wedn13ao.cloudfront.net/index.html

S3와 CloudFront 돌아보기.

S3는 AWS를 사용하면 뗄레야 뗄수없는, 특히 서비스를 운영할때는 반드시 사용할수 밖에 없는 다재 다능한 스토리지 서비스입니다. 단순 로깅부터, 유저 데이터, 미디어 파일, 정적 파일을 포함해 모든 종류의 파일을 보관할 수 있고, (버전 관리 기능 사용시) 언제든 데이터를 복구 할 수 있습니다.

CloudFront는 심플하게 또는 복잡하게도 사용 가능한 CDN으로 단순한 구조의 정적 웹사이트 배포에도 활용하지만, 글로벌 서비스 운영에 필수적인 기능입니다. 대부분의 경우 S3에 저장되는 파일이 내부에서만 쓰는 문서가 아니라면 S3는 대부분 CloudFront와 함께합니다.

특히 S3와 CloudFront가 조합된 상태에서의 컨텐츠 전달 속도와 관리 편의성은 개발자의 여러 걱정을 크게 덜어주는 중요한 경험이 됩니다. S3와 CloudFront는 대량 사용하더라도 다양한 방식으로 비용 절감이 가능하고 매달 50GB의 데이터 전송 이용료는 무료로 사용 가능하니 이번 기회에 스토리지와 CDN을 AWS로 옮겨보는 건 어떨까요?

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