[AWS] Amazon EC2 Hibernate (EC2 절전 모드)

EC2 인스턴스를 관리할 때 가장 기본적인 작업은 인스턴스를 시작하고 중지하는 것입니다. 하지만 애플리케이션 시작 시간이 길거나 상태 정보가 중요한 경우, 기존의 시작/중지 방식만으로는 효율적인 운영이 어려울 수 있습니다. 이를 위해 AWS는 EC2 Hibernate(절전 모드) 기능을 제공합니다. 이 글에서는 EC2 Hibernate의 개념, 작동 방식, 그리고 활용 방법에 대해 상세히 알아보겠습니다.

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EC2 인스턴스 상태 변경의 기본 개념

EC2 인스턴스는 기본적으로 다음과 같은 상태 변경이 가능합니다.

중지(Stop)

• 인스턴스의 실행이 중단됩니다.
• EBS 볼륨에 저장된 데이터는 그대로 유지됩니다.
• 인스턴스를 다시 시작하면 새로운 호스트 하드웨어에 배치될 수 있습니다.
• 중지 상태에서는 인스턴스 사용 요금이 발생하지 않습니다(단, EBS 볼륨 요금은 발생).

종료(Terminate)

• 인스턴스가 완전히 삭제됩니다.
• 기본 설정에 따라 루트 볼륨을 포함한 모든 EBS 볼륨이 삭제될 수 있습니다.
• 이 작업은 되돌릴 수 없습니다.

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일반적인 EC2 인스턴스 시작 과정

EC2 인스턴스를 시작할 때는 일반적으로 다음과 같은 과정이 진행

1. 최초 시작 시
   • 운영 체제(OS)가 부팅됩니다.
   • EC2 User Data 스크립트가 실행됩니다.
2. 이후 시작 시
   • 운영 체제가 부팅됩니다.
   • 애플리케이션이 시작됩니다.
   • 캐시가 워밍업되는 과정이 필요합니다.

이러한 과정은 특히 복잡한 애플리케이션이나 대규모 데이터를 다루는 시스템에서는 상당한 시간이 소요될 수 있습니다.

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EC2 Hibernate(절전 모드)란?

EC2 Hibernate는 인스턴스의 메모리 상태(RAM)를 보존하여 인스턴스를 빠르게 재개할 수 있는 기능입니다.

이는 마치 노트북 컴퓨터를 절전 모드로 전환하는 것과 유사한 개념입니다.

ec2가 실행중에 절전모드 키면 → 실행중인 인스턴스는 종료 → RAM의 내용은 EBS volume에 dump됨 → 인스턴스를 종료하면 RAM이 사라짐 → 그러나, EBS Volume에는 RAM이 dump된 내용이 남아 있으므로, 인스턴스를 다시 실행하면? → 디스크에서 RAM을 불러와 EC2 인스턴스 메모리로 가져갑니다.

• 결론: EC2 인스턴스를 중지한 적이 없는 것.

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작동 방식

1. 절전 모드 진입 시:
   • 실행 중인 인스턴스의 RAM 내용이 루트 EBS 볼륨에 덤프(dump)됩니다.
   • 인스턴스는 중지 상태로 전환됩니다.
2. 인스턴스 재개 시:
   • EBS 볼륨에 저장된 RAM 내용이 새 인스턴스의 메모리로 로드됩니다.
   • 운영 체제는 재부팅되지 않고, 마지막 상태에서 바로 실행을 계속합니다.
   • 모든 프로세스와 애플리케이션이 중단된 지점부터 실행됩니다.

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EC2 Hibernate의 주요 이점

1. 빠른 부팅 시간:
   • 운영 체제를 재부팅할 필요가 없어 시작 시간이 크게 단축됩니다.
   • 애플리케이션 초기화 과정을 건너뛰므로 즉시 서비스가 가능합니다.
2. 메모리 상태 보존:
   • 인메모리 데이터 구조와 계산 결과가 그대로 유지됩니다.
   • 세션 정보나 캐시된 데이터를 잃지 않습니다.
3. 비용 효율성:
   • 중지 상태에서는 인스턴스 요금이 발생하지 않아 비용을 절감할 수 있습니다.
   • 필요할 때만 인스턴스를 재개하여 사용할 수 있습니다.

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EC2 Hibernate의 활용 사례

EC2 Hibernate는 다음과 같은 상황에서 특히 유용합니다:

1. 장기간 실행되는 처리 작업

데이터 분석이나 시뮬레이션과 같이 장시간 실행되는 작업의 경우, 중간 결과를 보존한 채로 작업을 일시 중지했다가 나중에 계속할 수 있습니다.

2. 복잡한 애플리케이션 상태 보존

메모리에 많은 데이터를 캐싱하거나 복잡한 상태를 유지하는 애플리케이션의 경우, 재시작 시 초기화 과정 없이 바로 서비스를 제공할 수 있습니다.

3. 초기화에 시간이 오래 걸리는 서비스

데이터베이스나 인메모리 캐시 시스템과 같이 초기 로딩 시간이 긴 서비스에 유용합니다. 절전 모드를 통해 워밍업 시간을 줄이고 즉시 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.

4. 개발 및 테스트 환경

개발자들이 작업 환경을 그대로 보존한 채 인스턴스를 중지했다가 필요할 때 다시 동일한 상태로 작업을 계속할 수 있습니다.

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EC2 Hibernate 사용 시 제한 사항

EC2 Hibernate 기능을 사용하기 위해서는 다음과 같은 제한 사항을 고려해야 합니다.

1. 지원되는 인스턴스 패밀리

모든 EC2 인스턴스 유형이 Hibernate를 지원하지는 않습니다. 지원되는 주요 인스턴스 패밀리는 다음과 같습니다:

• C3, C4, C5
• M3, M4, M5
• R3, R4, R5
• T2, T3
• 기타 여러 인스턴스 패밀리

2. 인스턴스 RAM 크기

• 인스턴스의 RAM 크기는 150GB 미만이어야 합니다.
• RAM 내용이 모두 EBS 볼륨에 저장되어야 하기 때문에 이러한 제한이 있습니다.

3. 인스턴스 유형

• 베어 메탈 인스턴스는 Hibernate를 지원하지 않습니다.
• 특정 가속 컴퓨팅 인스턴스(예: GPU 인스턴스)도 지원되지 않을 수 있습니다.

4. 지원되는 AMI (인스턴스 운영체제)

Hibernate를 사용하려면 호환되는 AMI가 필요합니다. 주요 지원 AMI는 다음과 같습니다:

• Amazon Linux 2
• Amazon Linux AMI
• Ubuntu
• RHEL
• CentOS
• Windows

5. 루트 볼륨 요구사항

• 루트 볼륨은 반드시 EBS 볼륨이어야 합니다.
• 루트 볼륨은 암호화되어 있어야 합니다(RAM 내용이 저장되기 때문).
• 인스턴스 스토어는 루트 볼륨으로 사용할 수 없습니다.
• 루트 볼륨은 RAM 내용을 저장할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다.

6. 사용 시간 제한

• 인스턴스는 60일 이상 Hibernate 상태로 유지할 수 없습니다.
• 60일이 지나면 AWS는 인스턴스를 일반 중지 상태로 전환하거나 시작하도록 요청할 수 있습니다.

7. 인스턴스 구매 유형

Hibernate는 다음과 같은 인스턴스 구매 유형에서 사용 가능합니다:

• 온디맨드 인스턴스
• 예약 인스턴스
• 스팟 인스턴스 (단, 스팟 인스턴스는 중단될 수 있으므로 사용에 주의가 필요합니다)

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구현 예시

AWS CLI를 사용한 Hibernate 활성화

# 새 인스턴스 시작 시 Hibernate 활성화
aws ec2 run-instances \\
    --image-id ami-0abcdef1234567890 \\
    --instance-type m5.large \\
    --key-name MyKeyPair \\
    --security-group-ids sg-0123456789abcdef0 \\
    --subnet-id subnet-0123456789abcdef0 \\
    --block-device-mappings file://block-device-mapping.json \\
    --hibernation-options Configured=true

# block-device-mapping.json 파일 내용:
# [
#   {
#     "DeviceName": "/dev/xvda",
#     "Ebs": {
#       "VolumeSize": 50,
#       "VolumeType": "gp2",
#       "Encrypted": true
#     }
#   }
# ]

인스턴스 절전 모드 전환 및 재개

# 인스턴스를 절전 모드로 전환
aws ec2 stop-instances \\
    --instance-ids i-0123456789abcdef0 \\
    --hibernate

# 인스턴스 재개
aws ec2 start-instances \\
    --instance-ids i-0123456789abcdef0

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EC2 Hibernate 모니터링 및 관리

1. 인스턴스 상태 확인

인스턴스가 절전 모드 상태인지 확인하려면:

aws ec2 describe-instances \\
    --instance-ids i-0123456789abcdef0 \\
    --query "Reservations[*].Instances[*].{State:State.Name,HibernationEnabled:HibernationOptions.Configured}"

2. CloudWatch를 통한 모니터링

CloudWatch 지표를 사용하여 Hibernate 상태의 인스턴스를 모니터링할 수 있습니다. 특히 주의해야 할 지표는 다음과 같습니다:

• CPUUtilization: 절전 모드 진입 시 0%가 되어야 합니다.
• StatusCheckFailed: 절전 모드 상태에서는 상태 확인이 실패할 수 있습니다.

3. 절전 모드 관련 로그 확인

운영 체제 수준에서 절전 모드 관련 로그를 확인할 수 있습니다:

• Linux: /var/log/hibernate.log 또는 dmesg 명령어를 통해 절전 모드 관련 로그를 확인할 수 있습니다.
• Windows: 이벤트 뷰어에서 "Power-Troubleshooter" 로그를 확인합니다.

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결론

EC2 Hibernate는 인스턴스의 메모리 상태를 보존하면서 비용을 절감할 수 있는 강력한 기능입니다. 장기간 실행되는 작업, 초기화 시간이 긴 애플리케이션, 복잡한 상태를 유지해야 하는 서비스에 특히 유용합니다.

Hibernate를 사용하면 애플리케이션 시작 시간을 크게 단축하고, 사용자 경험을 향상시키며, 운영 효율성을 높일 수 있습니다. 다만, 모든 인스턴스 유형이나 워크로드에 적합한 것은 아니므로, 요구사항과 제한 사항을 잘 이해하고 적절히 활용하는 것이 중요합니다.

Tip: EC2 Hibernate를 활용할 때는 인스턴스 재개 시간을 사전에 측정하여 서비스 복원 시간(RTO)을 정확히 예측하세요.
또한, 주기적으로 인스턴스를 완전히 재부팅하여 운영체제 업데이트를 적용하는 것이 장기적인 안정성을 위해 중요합니다.

참고 자료

• Amazon EC2 인스턴스 최대 절전 모드 공식 문서
• EC2 인스턴스 수명 주기 이해하기
• AWS CLI를 사용한 EC2 인스턴스 관리
• EBS 볼륨 암호화 모범 사례