디지털 Transformation, 데이터센터 & Cloud, 베트남

서비스를 개발하기 위해 WCF, WF를 사용해보신 경험이 있을 겁니다. 실제 환경에서 WCF와 WF를 사용할 때의 과제 중 하나는 서버 환경에서 서비스와 워크플로를 호스트하는 위치를 결정하는 것이죠. WCF를 위해 Windows Server 2008의 IIS와 WAS(Windows Process Activation Service)를 선택하는 경우가 일반적 입니다.

현재 IIS와 WAS를 조합하면 들어오는 메시지에 응답하여 프로세스 활성화, 프로세스 모니터링 및 상태관리, 프로세스 재활용, CLR AppDomain 통합, 기본 제공 보안, 그리고 IIS 관리자와 Windows Powershell cmdlet을 통해 사용할 수 있는 몇 가지 기본적인 관리 기능을 포함하여 다양한 핵심 기능이 제공됩니다.

IIS와 WAS의 조합으로 WCF 응용 프로그램 호스팅을 위한 기반이 마련되었지만 서비스 관리 영역에서는 부족한 점이 있습니다. IIS/WAS 조합은 서비스 추적, 모니터링, 실행중인 서비스 인스턴스 진단과 같은 WCF 전용 서비스 관리 기능을 전혀 제공하지 않습니다. 호스팅되는 서비스의 상태를 쿼리할 수 없기 때문입니다. 또한, 여러 서버팜에서 장기간 실행되는 워크플로를 지원하려면 기본적으로 상태 저장 모델이 요구되기 때문에 서버환경에서 WF 응용 프로그램을 호스팅하기는 까다롭습니다. .NET Framework 3.0에서는 WF 서버 호스트를 제공하지 않았기 때문에 개발자가 직접 작성해야 했죠. 그러나 .NET Framework 3.5부터는 WorkflowServiceHost 클래스가 도입되면서 기본적으로 WF 워크플로를 WCF 서비스로 호스트할 수 있게 되었고, IIS/WAS 내에서 WF 워크플로를 호스트 하는 것 또한 가능해졌습니다.

WorkflowServiceHost가 도움은 되긴 하지만, 전체 여러 웹 서버 팜에서 상태 저장 워크플로를 관리하기 위한 도구 자원이나 런타임에 실행 중인 워크플로 인스턴스를 모니터링 및 관리하기 위한 도구가 없었습니다. 대부분의 개발자는 BizTalk Server와 서비스 및 워크플로 관리 기능 면에서 비슷하면서도 간소화 된 환경을 원합니다. 즉, WCF와 WF 응용 프로그램을 위해 특별히 디자인된 단순한 모델이 적절하고 필요한 것입니다.

마이크로소프트는 WCF 및 WF 응용 프로그램을 위한 유용한 호스팅 및 관리 기능을 제공하는 코드명 “Dublin” 이라는  Windows Server 확장 집합을 준비하고 있습니다. “Dublin”은 기본적으로 IIS/WAS에 기반을 두는 서비스 관리 확장의 집합으로 Windows Server의 일부로 제공됩니다. “Dublin” 확장을 사용하면 서비스와 워크플로는 여전히 IIS/WAS에서 호스팅 되지만 현재 IIS/WAS에 없는 추가적인 WCF와 WF 전용 관리 기능과 도구를 응용 프로그램에서 사용할 수 있습니다. 향후 버전의 Windows Server에는 다양한 “Dublin” 확장이 Windows Server 응용 프로그램 서버 역할의 일부로 제공될 계획입니다. 일부에서 Windows Application Server라고 부르는 사람들도 있습니다.

“Dublin” 확장에서는 안정적이고 견고한 서비스와 장기 실행 워크플로를 위한 관리지원이 포함되어 있습니다. “Dublin”을 사용하면 응용 프로그램을 팜의 여러 개별적인 서버에 배포할 수 있으며 세부적인 서비스 관리 작업에 필요한 도구도 제공됩니다. 그림1의 아키텍처를 살펴보도록 하겠습니다. 

그림1. “Dublin” 아키텍처

“Dublin”에서는 서비스 지속성과 모니터링을 위한 기반이 되는 몇 가지 런타임 데이터베이스를 제공합니다. .NET Framework에서 제공하는 런타임 구성 요소와 서비스 계층이 있으며 이 계층은 이러한 데이터베이스에 기반을 둡니다. “Dublin”에서는 이러한 런타임을 더욱 확장하여 통합된 호스팅, 지속성, 모니터링 및 메시징 기능을 제공합니다. 이 계층과 기본 런타임 데이터베이스를 합친 것을 “Dublin” 이라고 합니다.

아키텍처의 최상위 두 개 계층은 “Dublin”을 사용할 수 있도록 만들어 주는 것입니다. Windows Powershell cmdlet을 통해 다양한 기능을 스크립팅 할 수 있도록 해주는 관리 API 계층이 있습니다. 그 위에 IIS 관리자 환경이 있고, 실질적으로 Windows Powershell cmdlet 에 기반을 두고 있기에 대부분의 IIS 관리자가 편안하게 느낄 수 있습니다. IIS 관리자에서 할 수 있는 모든 일은 cmdlet으로도 할 수 있습니다. 앞에서 언급한 호스팅 및 관리 작업을 수행하기 위해 다양한 UI 확장을 IIS 관리자에 추가했습니다. 그 중에서도 응용 프로그램 배포 및 구성, 응용 프로그램 관리, 그리고 응용 프로그램 모니터링을 위한 확장이 있습니다. 이러한 확장은 실행, 일시 중단, 지속된 워크플로 인스턴스 등의 항목을 보여주는 시스템 런타임 대시보드도 제공합니다.

참고문헌: MSDN, .NET Framework 4.0과 "Dublin"의 WCF 및 WF 서비스

Velocity 시나리오 (2)

두번째 시나리오: Velocity Session State Provider (세션 상태 제공자)
지마켓이나 옥션에서 구매할 물건을 선택한 후 장바구니에 담기 해보신 적 있으시죠? 클라이언트와 서버 사이에 세션이라는 것이 맺어져서 서로 통신을 하게 되는데, 여러대의 서버를 사용하고 있다면 어떤 물건을 선택했는지에 대한 정보가 저장되어 있어야 장바구니에서 사라지지 않게 되겠죠. 실제 상품이 결제까지 끝난 후 세션 상태를 지워주는 역할을 하게 됩니다.

세션의 상태 정보를 저장하는데 데이터베이스에서 제공하는 SQL Server Session Provider를 사용하곤 했을 겁니다. 
오늘 글에서는 Velocity Session State Provider와 SQL Server Session Provider를 사용하는 방식에 대해 비교 분석을 해보겠습니다.

그림1. 전자 상거래 애플리케이션 아키텍처

성능 테스트를 하기 위해 6대의 웹서버를 사용했습니다.

성능 테스트
. Database와 Velocity 버전의 Throughput 테스트
. Database와 Velocity 버전의 Scalability (확장성) 테스트
. Velocity 버전에는 고가용성 오버헤드, Failover에 대한 테스트를 병행했음

1) 확장성

그림2. 300KB 오브젝트로 측정한 Throughput

확장성을 측정하기 위해 6대의 서버가 사용되었는데, Latency는 0에서 조금씩 증가하는 형태로 진행됐음.

그림3. 확장성 그래프

재미있는 결과 값을 확인할 수 있습니다. 3개의 노드까지는 데이터베이스와 유사한 결과값을 보이다가 노드수가 증가하면 데이터베이스의 경우 throughput이 줄어드는 현상이 나타납니다. 왜 이럴까요? 웹서버가 수가 늘어나면 데이터베이스에 과부하가 발생할 수 있습니다. 웹서버에서의 요청이 처리되기 전에 또 다른 요청이 데이터베이스로 유입되면서 전체적인 성능이 저하되는 현상이라고 할 수 있습니다. 즉, 병목현상이 벌어지는 거죠. 다시 말하면 웹서버의 수가 많더라도 충분히 활용되지 못하는 것입니다.

2) 고가용성

고가용성을 on, off하는 것은 큰 차이가 나타나지 않는 것으로 나타났습니다.

그림4. HA(고가용성) on, off에 따른 Throughput과 Latency

3) Failover

. 6대의 웹서버 운영
. 한대의 Velocity 호스트 turn-off
. 애플리케이션이 정상 상태로 돌아올 때까지 대기
. 두번째 Velocity 호스트 turn-off
. 애플리케이션이 정상 상태로 돌아올 때까지 대기

캐시의 장애는 3가지로 구분됨: 프로세스 kill, 서비스 stop, Velocity 관리도구를 이용하여 캐시 호스트 stop
1. At ~4:30 첫번째 호스트 turn off
2. At ~9:30 두번째 호스트 turn off

그림5. 프로세스를 kill 했을 때의 Throughput, Latency

오늘의 테스트를 통해 다음과 같은 결론에 도달할 수 있습니다.

. Velocity는 순차적인 확장성을 제공합니다.
. Velocity는 저렴한 서버에서도 잘 구동되고, 세션 상태에 대해 확장성과 고가용성을 제공합니다.
. 데이터베이스는 웹서버의 수가 증가하면, 병목현상으로 인해 성능이 저하되는 현상이 발생할 수 있습니다.
   - Velocity를 통해 CPU, 디스크, 네트웍 관련 병목 현상을 제거할 수 있습니다.
   - 다시 말하면, Velocity는 데이터베이스의 부하를 두드러지게 줄여줍니다.

이 글은 Grid Network의 Velocity Benchmark White Paper를 기준으로 작성했습니다.