고가용성(HA)을 위한 API Gateway 설계 방법

소개

API 게이트웨이는 현대 마이크로서비스 아키텍처의 중추 역할을 하며, 클라이언트 요청의 주요 진입점으로 작동합니다. API 트래픽을 처리, 라우팅, 보안 및 최적화하는 데 있어 중요한 역할을 하기 때문에, 고가용성 API 게이트웨이 설계는 다운타임 방지, 장애 완화 및 원활한 운영을 보장하기 위해 필수적입니다.

고가용성 API 게이트웨이 아키텍처는 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:

데이터 플레인: API 트래픽을 처리하고 전달하는 역할을 담당합니다. 수평적 확장을 위해 무상태(stateless)로 설계되어야 합니다.
컨트롤 플레인: API 구성, 정책 및 메타데이터를 관리합니다. 원활한 API 운영을 위해 장애에 대해 탄력적이어야 합니다.

이 글에서는 두 플레인에서 고가용성을 달성하기 위한 모범 사례를 다루며, 중복성, 로드 밸런싱 및 재해 복구 전략에 대해 논의하겠습니다.

데이터 플레인: 무상태 및 확장 가능한 트래픽 처리 달성

데이터 플레인은 API 요청을 처리하는 역할을 담당합니다. 고가용성을 달성하기 위해 다음과 같은 주요 설계 원칙을 따라야 합니다:

1. 탄력적 확장을 위한 무상태 설계

잘 설계된 API 게이트웨이 데이터 플레인은 무상태여야 하며, 각 인스턴스가 독립적으로 API 요청을 처리할 수 있어야 합니다. 이를 통해 트래픽 부하에 따라 동적으로 인스턴스를 추가하거나 제거할 수 있습니다.

무상태 설계의 이유? 무상태 설계는 시스템이 유연하고 탄력적으로 유지되도록 보장합니다. 세션 선호도에 의존하지 않고도 모든 인스턴스가 요청을 처리할 수 있습니다.
구현: 속도 제한, 인증 토큰 및 기타 임시 데이터를 위해 공유 스토리지(예: Redis, Memcached)를 사용합니다.

2. 장애 허용을 위한 로드 밸런싱

여러 API 게이트웨이 인스턴스 간에 트래픽을 효과적으로 분산시키기 위해 데이터 플레인 앞에 로드 밸런서(LB)를 배치해야 합니다.

레이어 4 (TCP) 로드 밸런싱: 효율적이지만 HTTP 요청에 대한 가시성이 부족합니다.
레이어 7 (HTTP) 로드 밸런싱: 더 고급 라우팅 및 SSL 종료를 제공합니다.
모범 사례: 더 나은 장애 조치 및 지연 시간 감소를 위해 다중 리전 로드 밸런서(AWS ALB, GCP HTTP LB)를 사용합니다.

3. 무중단 업그레이드

API 게이트웨이 업데이트가 트래픽을 중단하지 않도록 롤링 업데이트 및 블루-그린 배포를 구현해야 합니다.

카나리아 릴리스: 새로운 API 게이트웨이 인스턴스를 점진적으로 배포하고 전체 롤아웃 전에 성능을 모니터링합니다.
롤링 업그레이드: 다운타임을 방지하기 위해 인스턴스를 순차적으로 교체합니다.
예시 도구: Kubernetes 롤링 배포, Nginx의 graceful reload, Apache APISIX의 hot reload.

컨트롤 플레인: 구성 복원력 보장

컨트롤 플레인은 API 구성, 인증, 정책 및 업스트림 라우팅 규칙을 관리합니다. 컨트롤 플레인이 API 게이트웨이의 동작을 조율하기 때문에, 그 가용성은 매우 중요합니다.

1. 데이터베이스 중복성 및 고가용성

대부분의 API 게이트웨이 컨트롤 플레인은 API 구성을 데이터베이스나 분산 키-값 저장소에 저장합니다. 이 구성 요소는 고가용성을 위해 설계되어야 합니다.

데이터베이스 복제: 장애 조치를 보장하기 위해 주-복제 설정을 사용합니다(예: PostgreSQL, MySQL).
다중 노드 분산 저장소: etcd 또는 Consul을 사용하는 API 게이트웨이의 경우, 합의 및 장애 허용을 위해 최소 3개의 노드를 보장합니다.
클라우드 기반 저장소: AWS RDS Multi-AZ, Google Cloud Spanner 또는 자체 호스팅 CockroachDB를 사용하여 분산 일관성을 보장합니다.

2. 컨트롤 플레인 장애 처리

컨트롤 플레인이 실패하면 새로운 API 구성을 업데이트할 수 없습니다. 그러나 기존 API 트래픽은 영향을 받지 않아야 합니다. 복원력을 보장하기 위해:

데이터 플레인과 컨트롤 플레인 분리: 데이터 플레인이 무상태이므로, 컨트롤 플레인에 대한 의존성을 피하기 위해 최신 구성을 캐시해야 합니다.
폴백 메커니즘: 기본 컨트롤 플레인이 실패할 경우를 대비해 API 구성을 외부 저장소(예: AWS S3, Google Cloud Storage)에 백업으로 저장합니다.

3. 자동 구성 동기화

구성 업데이트는 모든 API 게이트웨이 노드에 동기적으로 복제되어야 합니다. 전략에는 다음이 포함됩니다:

푸시 기반 동기화: 컨트롤 플레인이 데이터 플레인에 업데이트를 적극적으로 푸시합니다.
풀 기반 동기화: 데이터 플레인 노드가 주기적으로 컨트롤 플레인에서 업데이트를 가져옵니다.
하이브리드 접근 방식: 성능과 일관성을 균형 있게 유지하기 위해 푸시와 풀을 결합합니다.

고가용성 API 게이트웨이를 위한 모범 사례

데이터 플레인은 무상태여야 함: 세션 선호도를 피하고 임시 데이터를 분산 캐시에 저장합니다.
로드 밸런서 사용: L4/L7 로드 밸런서를 배포하여 API 트래픽을 효율적으로 분산시킵니다.
데이터베이스 중복성 보장: 컨트롤 플레인 저장소를 여러 노드 또는 리전에 복제합니다.
장애 조치 메커니즘 구현: API 구성을 AWS S3 또는 클라우드 저장소에 저장하여 컨트롤 플레인의 복원력을 보장합니다.
구성 캐싱 활성화: 컨트롤 플레인이 일시적으로 사용 불가능한 경우에도 API 게이트웨이가 계속 작동하도록 합니다.
API 게이트웨이 노드를 여러 리전에 배포: 지리적 분산을 통해 다운타임 위험을 줄입니다.

결론

고가용성 API 게이트웨이 설계는 데이터 플레인의 확장성과 컨트롤 플레인의 복원력을 신중하게 고려해야 합니다. 무상태 설계 원칙을 따르고, 적절한 로드 밸런싱을 구현하며, 데이터베이스 중복성을 보장함으로써 조직은 고성능을 유지하면서 장애를 견딜 수 있는 API 게이트웨이 아키텍처를 구축할 수 있습니다.

Apache APISIX와 같은 현대적인 API 게이트웨이 솔루션은 고가용성을 위한 내장 메커니즘을 제공합니다. 자동 구성 동기화, 클라우드 기반 백업 및 분산 배포와 같은 모범 사례를 통합함으로써 팀은 API 신뢰성과 가동 시간을 향상시킬 수 있습니다.

FAQ: API 게이트웨이 고가용성

1. API 게이트웨이는 어떻게 고가용성을 보장하나요?

무상태 데이터 플레인, 로드 밸런싱 및 중복 컨트롤 플레인을 사용하여 API 게이트웨이는 장애 중에도 고가용성을 유지할 수 있습니다.

2. API 게이트웨이 컨트롤 플레인이 실패하면 어떻게 되나요?

데이터 플레인은 마지막으로 알려진 구성을 사용하여 요청을 계속 처리해야 합니다. AWS S3와 같은 백업 저장소 솔루션은 대체 구성 소스를 제공할 수 있습니다.

3. API 게이트웨이를 여러 리전에 배포해야 하나요?

네, 다중 리전 배포는 데이터 센터 장애에 대한 복원력을 보장하고 전역 사용자에 대한 지연 시간을 줄입니다.

다음 단계

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