서비스 메쉬 시대의 백엔드 서비스

소개

오늘날 빠르게 변화하는 소프트웨어 환경에서 마이크로서비스는 확장 가능하고 탄력적이며 민첩한 애플리케이션 구축을 위한 사실상의 표준이 되었습니다. 조직이 이 아키텍처 패러다임을 채택함에 따라 필연적으로 새로운 복잡성에 직면하게 됩니다. 바로 서비스 간 통신 관리, 강력한 보안 보장, 분산 시스템 관찰, 지능적인 트래픽 라우팅 구현 등입니다. 이러한 문제들은 서비스 수가 많아질수록 더욱 증폭되어 기존 운영 접근 방식을 빠르게 압도할 수 있습니다. 이것이 바로 Istio 및 Linkerd와 같은 서비스 메쉬가 판도를 바꾸는 솔루션으로 등장하는 이유입니다. 이러한 메쉬는 이러한 복잡성을 추상화하는 전용 인프라 계층을 제공하여 백엔드 개발자가 네트워크 배관보다는 비즈니스 로직에 집중할 수 있도록 합니다. 이 글은 백엔드 서비스와 서비스 메쉬 간의 공생 관계를 탐구하며, Istio 및 Linkerd와 같은 플랫폼이 개발자가 탁월한 효율성과 안정성으로 엔터프라이즈급 마이크로서비스 애플리케이션을 구축할 수 있도록 어떻게 지원하는지 보여줍니다.

핵심 개념 및 메커니즘

백엔드 서비스가 서비스 메쉬와 어떻게 작동하는지 이해하려면 몇 가지 핵심 개념을 파악하는 것이 중요합니다.

서비스 메쉬: 핵심적으로 서비스 메쉬는 마이크로서비스 아키텍처 내에서 서비스 간 통신을 처리하기 위해 설계된 구성 가능한 저지연 인프라 계층입니다. 애플리케이션 코드에서 네트워크 문제를 추상화하여 트래픽 관리, 관찰 가능성 및 보안과 같은 기능을 제공합니다.

데이터 플레인: 서비스 간의 모든 네트워크 트래픽을 직접 가로채고 처리하는 서비스 메쉬의 부분입니다. 일반적으로 각 서비스 인스턴스와 함께 배포되는 프록시(종종 Envoy 프록시)로 구성되며 "사이드카" 패턴을 형성합니다. 이러한 프록시는 애플리케이션의 모든 인바운드 및 아웃바운드 네트워크 통신을 중재합니다.

컨트롤 플레인: 서비스 메쉬의 관리 및 오케스트레이션 계층입니다. 데이터 플레인의 프록시를 구성하고 관리합니다. 예를 들어, Istio의 컨트롤 플레인에는 Pilot(트래픽 관리), Citadel(보안), Mixer(정책 및 측정항목, 최신 버전에서는 대부분 폐기됨)와 같은 구성 요소가 포함됩니다. Linkerd의 컨트롤 플레인은 Destination 컨트롤러, Proxy Injector, Identity 컨트롤러와 같은 구성 요소로 구성됩니다.

사이드카 프록시: 각 서비스 인스턴스와 함께 배포되는 특수 유형의 프록시(Kubernetes의 동일한 Pod 내)입니다. 서비스로 향하는 모든 네트워크 트래픽 또는 서비스에서 발생하는 모든 네트워크 트래픽은 전용 사이드카 프록시를 통해 라우팅되어, 서비스 메쉬가 애플리케이션 코드를 수정하지 않고 정책을 시행하고, 메트릭을 수집하고, 트래픽 조작을 수행할 수 있도록 합니다.

백엔드 서비스: 이 맥락에서 백엔드 서비스는 특정 기능을 제공하고 일반적으로 HTTP/gRPC를 통해 다른 서비스와 통신하는 모든 애플리케이션 구성 요소(예: 마이크로서비스, API, 데이터베이스 커넥터)입니다.

백엔드 서비스가 서비스 메쉬와 협력하는 방식

백엔드 서비스가 "메시화"된다는 것은 해당 환경에 사이드카 프록시가 주입된다는 것을 의미합니다. 예를 들어, Kubernetes에서 선택한 서비스 메쉬 주입이 활성화된 네임스페이스에 서비스를 배포하면, 서비스 메쉬는 자동으로 Pod에 사이드카 컨테이너를 추가합니다.

일반적인 워크플로우는 다음과 같습니다.

1. 트래픽 가로채기: 백엔드 서비스로의 모든 네트워크 트래픽 또는 백엔드 서비스에서 발생하는 모든 트래픽은 자동으로 가로채어져 전용 사이드카 프록시를 통해 라우팅됩니다.
2. 정책 시행: 사이드카 프록시는 컨트롤 플레인에서 구성된 정책을 적용합니다. 여기에는 라우팅 규칙, 액세스 제어, 속도 제한, 회로 차단기(circuit breaker) 등이 포함될 수 있습니다.
3. 관찰 가능성: 사이드카는 모든 요청 및 응답에 대한 원격 측정 데이터(메트릭, 로그, 추적)를 자동으로 수집합니다. 이 데이터는 집계 및 분석을 위해 컨트롤 플레인으로 전송되어 서비스 동작에 대한 심층적인 통찰력을 제공합니다.
4. 보안: 사이드카는 모든 서비스 간 통신에 대해 상호 TLS(mTLS)를 시행하여 트래픽을 암호화하고 백엔드 서비스에서 코드 변경 없이 ID를 인증할 수 있습니다.

Istio를 사용한 실용적인 구현

간단한 Go로 작성된 백엔드 서비스를 살펴보겠습니다.

// main.go
package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"net/http"
)

func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
	log.Printf("Received request from %s on %s", r.RemoteAddr, r.URL.Path)
	fmt.Fprintf(w, "Hello from MyBackendService!")
}

func main() {
	http.HandleFunc("/hello", helloHandler)
	port := "8080"
	log.Printf("Starting server on :%s", port)
	if err := http.ListenAndServe(":"+port, nil); err != nil {
		log.Fatalf("Server failed: %v", err)
	}
}

이 서비스를 Istio가 지원하는 Kubernetes 클러스터에 배포하려면 일반적으로 deployment.yaml 파일이 필요합니다.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-backend-service
  labels:
    app: my-backend-service
spec:
  replicas: 1
  selector:
    matchLabels:
      app: my-backend-service
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-backend-service
    spec:
      containers:
      - name: my-backend-service
        image: your-repo/my-backend-service:v1
        ports:
        - containerPort: 8080
---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-backend-service
spec:
  selector:
    app: my-backend-service
  ports:
  - protocol: TCP
    port: 80
    targetPort: 8080

이 서비스를 Istio 메시의 일부로 만들려면 Istio의 사이드카 주입이 활성화된 네임스페이스에 적용해야 합니다(예: kubectl apply -f deployment.yaml -n default - default 네임스페이스에 자동 주입이 활성화된 경우). 또는 kubectl istioctl kube-inject -f deployment.yaml | kubectl apply -f -와 같이 수동으로 주입할 수 있습니다.

주입이 완료되면 my-backend-service의 Pod를 검사하면 애플리케이션 컨테이너와 istio-proxy 사이드카라는 두 개의 컨테이너를 볼 수 있습니다.

이제 애플리케이션 코드를 변경하지 않고도 Istio의 기능을 활용할 수 있습니다. 예를 들어, my-backend-service의 v1과 v2 사이에 트래픽을 분할하려면 다음과 같이 할 수 있습니다.

apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: VirtualService
metadata:
  name: my-backend-service
spec:
  hosts:
  - my-backend-service
  http:
  - route:
    - destination:
        host: my-backend-service
        subset: v1
      weight: 90
    - destination:
        host: my-backend-service
        subset: v2
      weight: 10
---
apiVersion: networking.istio.io/v1beta1
kind: DestinationRule
metadata:
  name: my-backend-service
spec:
  host: my-backend-service
  subsets:
  - name: v1
    labels:
      app: my-backend-service
      version: v1
  - name: v2
    labels:
      app: my-backend-service
      version: v2

여기서 배포의 version 레이블은 v1과 v2를 구분합니다. 이는 Istio가 강력하고 선언적인 구성을 기반으로 트래픽을 어떻게 지능적으로 라우팅하는지 보여줍니다. my-backend-service 자체에는 변경이 필요하지 않습니다.

애플리케이션 시나리오

• A/B 테스트 및 카나리 배포: 점진적으로 트래픽을 전환하여 백엔드 서비스의 새 버전을 안전하게 출시합니다.
• 탄력성 (Circuit Breaking, Retries, Timeouts): 서비스 간 호출에 대한 강력한 오류 처리를 구성하여 폭포식 오류를 방지합니다. 다른 메시화된 서비스를 호출하는 백엔드 서비스는 이러한 정책의 이점을 자동으로 누립니다.
• 보안 (mTLS, Authorization Policies): 모든 서비스 간 통신을 자동으로 암호화하고 서비스 ID를 기반으로 세분화된 액세스 정책을 정의합니다. 백엔드 서비스는 TLS 인증서 또는 인증 토큰을 관리할 필요가 없습니다.
• 관찰 가능성 (Metrics, Tracing, Logging): RED(Rate, Error, Duration) 메트릭, 분산 추적 및 액세스 로그의 자동 수집을 통해 백엔드 서비스의 성능 및 동작에 대한 심층적인 통찰력을 얻습니다. 백엔드 개발자는 애플리케이션이 유용한 로그 및 추적을 생성하도록 하기만 하면 됩니다. 메쉬는 분배 및 상관 관계를 처리합니다.
• 트래픽 관리 (Request Routing, Traffic Shaping): 헤더, 서비스 버전 또는 기타 속성을 기반으로 요청을 라우팅하는 방법을 제어하여 코드 변경 없이 복잡한 라우팅 로직을 가능하게 합니다.

결론

Istio 및 Linkerd와 같은 서비스 메쉬는 마이크로서비스 에코시스템 내에서 백엔드 서비스가 작동하고 상호 작용하는 방식을 근본적으로 변화시킵니다. 트래픽 관리, 보안 및 관찰 가능성과 같은 교차 문제를 인프라 계층으로 외부화함으로써 백엔드 개발자는 비즈니스 가치 제공에 집중할 수 있습니다. 이 협업 모델은 조직이 운영 복잡성을 크게 줄이면서 더 탄력적이고 안전하며 관찰 가능한 애플리케이션을 구축할 수 있도록 지원하며, 더 스마트하고 자율적인 마이크로서비스 배포를 향한 중요한 전환을 나타냅니다.