[AWS] EC2 배치 그룹 (Placement Groups) & 설정

AWS EC2에서 인스턴스를 배포할 때 하나의 중요한 고려사항은 인스턴스들이 물리적으로 어떻게 배치되는가입니다. AWS의 배치 그룹(Placement Groups)은 이러한 물리적 배치를 제어할 수 있게 해주는 기능으로, 애플리케이션의 성능 및 고가용성 요구사항에 맞게 인스턴스 배치 전략을 최적화할 수 있습니다.

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배치 그룹이란?

배치 그룹은 EC2 인스턴스가 기본 하드웨어에 물리적으로 어떻게 배치되기를 원하는지 AWS에 알려주는 메커니즘입니다. 일반적으로 AWS는 인스턴스 배치를 자동으로 관리하지만, 특정 워크로드의 경우 인스턴스 간의 물리적 위치를 직접 제어하는 것이 유리할 수 있습니다.

배치 그룹의 필요성

• EC2 인스턴스 배치 전략 제어: 때때로 사용자는 EC2 인스턴스들이 물리적으로 어떻게 배치될지 직접 제어하고 싶어집니다.
• 배치 그룹을 통한 전략 정의: 이와 같은 배치 전략은 배치 그룹을 생성할 때 정의할 수 있습니다.

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배치 그룹 전략의 유형

AWS EC2는 세 가지 유형의 배치 그룹 전략을 제공합니다.

1.  클러스터 배치 그룹(Cluster Placement Group)

• 구성: 단일 가용 영역 내에서 인스턴스들을 하나의 그룹으로 모아 배치합니다.
  • 인스턴스들이 물리적으로 매우 가깝게 배치됩니다.
• 장점: Enhanced Networking이 활성화된 경우 인스턴스 간에 10 Gbps의 대역폭 제공
  • 인스턴스 간 네트워크 지연 시간(latency) 최소화
  • 높은 네트워크 처리량(throughput) 보장
• 단점: 가용 영역(AZ)에 장애가 발생하면 모든 인스턴스가 동시에 실패할 수 있음
  • 하나의 가용 영역으로 제한됨
• 사용 사례: 빠른 완료가 요구되는 빅데이터 작업
  • 극히 낮은 대기 시간과 높은 네트워크 처리량이 필요한 애플리케이션
  • 고성능 컴퓨팅(HPC) 워크로드
  • 실시간 데이터 처리가 필요한 애플리케이션

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2. 스프레드(분산) 배치 그룹(Spread Placement Group)

• 구성: 인스턴스들을 기본 하드웨어 전반에 분산 배치합니다.
  • 각 인스턴스가 서로 다른 물리적 하드웨어(랙)에 배치됩니다.
• 장점: 가용 영역 간 확장 가능: a여러 가용 영역(AZ)에 걸쳐 인스턴스를 배치할 수 있습니다.
  • 동시 장애 위험 감소: 인스턴스들이 서로 다른 물리적 하드웨어에 위치함으로써, 한 하드웨어에 장애가 발생해도 다른 인스턴스는 영향을 받지 않습니다.
  • 서로 다른 물리적 하드웨어 배치: 각 EC2 인스턴스가 독립된 물리적 서버에 위치하여, 단일 서버 장애로부터 격리됩니다.
• 단점: 제한 사항: 한 가용 영역 내에서 배치 그룹당 최대 7개의 인스턴스만 배치할 수 있습니다.
• 사용 사례: 높은 가용성이 필요한 애플리케이션: 시스템의 연속성이 중요하고, 장애 발생 시 빠르게 복구해야 하는 애플리케이션에 적합합니다.
  • 각 인스턴스의 독립적 장애 격리가 필요한 중요한 애플리케이션: 인스턴스 간의 상호 영향을 최소화하여, 한 인스턴스의 장애가 다른 인스턴스에 영향을 주지 않도록 해야 하는 경우 유리합니다.
  • 중요한 비즈니스 애플리케이션의 분리 배포
  • 중복성이 핵심인 시스템

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3. 파티션 배치 그룹(Partition Placement Group)

• 구성: 인스턴스들을 동일한 가용 영역 내의 서로 다른 파티션(각 파티션은 서로 다른 랙 세트에 기반함)으로 분산 배치합니다.
  • 각 파티션은 독립적인 랙 세트와 네트워크/전원을 가집니다.
• 특징: 가용 영역당 최대 7개의 파티션: 한 AZ 내에서 최대 7개의 파티션을 생성할 수 있습니다.
  • 여러 가용 영역(AZ) 간 확장 가능: 동일 리전 내의 여러 가용 영역에 걸쳐 파티션을 확장할 수 있습니다.
  • 최대 수백 개의 EC2 인스턴스 지원: 파티션 당 수백 개의 EC2 인스턴스를 운영할 수 있습니다.
  • 파티션 내 인스턴스 간 물리적 분리: 한 파티션에 속한 인스턴스들은 다른 파티션의 인스턴스들과 랙을 공유하지 않습니다.
  • 파티션 장애 영향 제한: 하나의 파티션에 장애가 발생하면 그 파티션 내 다수의 EC2 인스턴스에 영향을 줄 수 있으나, 다른 파티션에는 영향을 주지 않습니다.
  • 메타데이터를 통한 파티션 정보 제공: 각 EC2 인스턴스는 메타데이터를 통해 자신의 파티션 정보를 확인할 수 있습니다.
• 사용 사례: HDFS, HBase, Cassandra, Kafka와 같은 대규모 분산 시스템에 적합합니다.
  • 파티션 인식이 가능한 애플리케이션 (HDFS, HBase, Cassandra, Kafka 등)
  • 대규모 분산 및 복제 워크로드
  • 수백 개의 인스턴스가 필요한 빅데이터 애플리케이션.

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배치 그룹 전략 비교

특징	클러스터	스프레드	파티션
주요 목적	낮은 네트워크 대기 시간	높은 가용성	대규모 분산 워크로드
단일 AZ 내 인스턴스 제한	제한 없음	AZ당 7개	파티션당 수백 개
여러 AZ 지원	아니오	예	예
물리적 하드웨어	동일한 랙에 가깝게 배치	서로 다른 물리적 하드웨어	파티션별로 분리된 랙 세트
장애 영향 범위	전체 그룹	개별 인스턴스	파티션 단위

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배치 그룹 생성 및 사용 방법

AWS 콘솔을 통한 배치 그룹 생성

• AWS 관리 콘솔에 로그인후, EC2 서비스로 이동합니다.
• 왼쪽 탐색 창에서 '배치 그룹'을 선택합니다.

• '배치 그룹 생성' 버튼을 클릭후, 배치 그룹의 이름을 입력합니다.
• 배치 전략(클러스터, 스프레드, 파티션)을 선택합니다. 이때, 파티션을 선택한 경우, 파티션 수를 1~7 사이에서 지정합니다. (평균적으로는 4를 지정합니다)
• '생성' 버튼을 클릭합니다.

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인스턴스 시작 시 배치 그룹 지정

• EC2 인스턴스 시작 마법사에서 '고급 세부 정보'를 클릭한후 '배치 그룹' 섹션에서 이전에 생성한 배치 그룹을 선택합니다.

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배치 그룹 사용 시 고려사항

인스턴스 유형 호환성

• 모든 인스턴스 유형이 모든 배치 그룹 전략과 호환되는 것은 아닙니다.
• 클러스터 배치 그룹의 경우, Enhanced Networking을 지원하는 인스턴스 유형을 선택하는 것이 좋습니다.

시작 시간 및 용량

• 배치 그룹에 인스턴스를 추가하거나 시작할 때 용량 부족 오류가 발생할 수 있습니다.
• 이러한 경우, 다른 인스턴스 유형을 시도하거나 인스턴스를 일괄적으로 시작하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

예약 인스턴스와 배치 그룹

• 예약 인스턴스를 구매할 때 특정 가용 영역을 지정한 경우, 해당 예약 인스턴스의 용량 예약 혜택을 받기 위해 클러스터 배치 그룹을 동일한 가용 영역에 생성해야 합니다.

배치 그룹 변경

• 인스턴스를 중지한 후에만 배치 그룹을 변경할 수 있습니다.
• 실행 중인 인스턴스의 배치 그룹은 변경할 수 없습니다.

Tip: 배치 그룹을 사용할 때는 애플리케이션의 요구사항을 명확히 이해하고, 적절한 전략을 선택하는 것이 중요합니다.
클러스터는 성능이 중요할 때, 스프레드는 고가용성이 필요할 때, 파티션은 대규모 분산 워크로드에 적합합니다.

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참고 자료

• Amazon EC2 배치 그룹 공식 문서
• AWS 고성능 컴퓨팅 모범 사례
• EC2 인스턴스 네트워킹 기능
• AWS 분산 시스템 아키텍처 설계