상태 모니터링

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팁

이 콘텐츠는 eBook, 컨테이너화된 .NET 애플리케이션을 위한 .NET 마이크로 서비스 아키텍처에서 발췌한 것이며, .NET 문서에서 제공되거나 오프라인 상태에서도 읽을 수 있는 PDF(무료 다운로드 가능)로 제공됩니다.

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상태 모니터링은 컨테이너 및 마이크로 서비스의 상태에 대해 거의 실시간으로 정보를 제공할 수 있습니다. 상태 모니터링은 마이크로 서비스를 작동하는 데 있어 여러 가지 측면에서 매우 중요하며, 나중에 설명하는 대로 오케스트레이터에서 애플리케이션을 부분적으로 업그레이드할 때 특히 중요합니다.

마이크로 서비스 기반 애플리케이션은 종종 하트비트 또는 상태 검사를 사용하여 성능 모니터, 스케줄러 및 오케스트레이터에서 다양한 서비스를 추적할 수 있도록 합니다. 서비스에서 요청 시 또는 일정에 따라 “활성(I’m alive)” 신호를 보낼 수 없는 경우, 업데이트를 배포할 때 애플리케이션이 위험에 직면할 수 있고, 단순히 오류를 너무 늦게 검색해서 연속 오류를 방지하지 못해 심각한 중단 상태에 놓일 수도 있습니다.

일반적인 모델에서 서비스는 상태에 대한 보고서를 보내고, 해당 정보를 집계하여 애플리케이션 상태 전체에 대한 보기를 제공합니다. 오케스트레이터를 사용하는 경우 클러스터가 적절하게 작동할 수 있도록 오케스트레이터의 클러스터에 상태 정보를 제공할 수 있습니다. 애플리케이션에 맞게 사용자 지정된 고품질 상태 보고에 투자하는 경우 실행 중인 애플리케이션에 대한 문제를 훨씬 쉽게 검색하고 해결할 수 있습니다.

ASP.NET Core 서비스에서 상태 검사 구현

ASP.NET Core 마이크로 서비스나 웹 애플리케이션을 개발하는 경우 ASP .NET Core 2.2에 릴리스된 기본 제공 상태 검사 기능(Microsoft.Extensions.Diagnostics.HealthChecks)을 사용할 수 있습니다. 다수의 ASP.NET Core 기능과 마찬가지로 상태 검사에는 일련의 서비스와 미들웨어가 함께 제공됩니다.

상태 검사 서비스와 미들웨어는 사용하기 쉽고 SQL Server 데이터베이스 또는 원격 API와 같은 애플리케이션에 필요한 외부 리소스가 제대로 작동하는지 확인하는 기능을 제공합니다. 이 기능을 사용하면 리소스가 정상이라는 의미를 결정할 수 있으며, 이 내용은 나중에 설명하겠습니다.

이 기능을 효과적으로 사용하려면 먼저 마이크로 서비스에서 서비스를 구성해야 합니다. 다음으로, 상태 보고서를 쿼리하는 프런트 엔드 애플리케이션이 필요합니다. 프런트 엔드 애플리케이션은 사용자 지정 보고 애플리케이션이거나 성능 상태에 따라 대응할 수 있는 오케스트레이터 자체일 수 있습니다.

백 엔드 ASP.NET 마이크로 서비스에서 HealthChecks 기능 사용

이 섹션에서는 Microsoft.Extensions.Diagnostics.HealthChecks 패키지를 사용할 때 ASP.NET Core 8.0 Web API 애플리케이션 예제에서 HealthChecks 기능을 구현하는 방법을 알아봅니다. eShopOnContainers와 같은 대규모 마이크로 서비스에 이러한 기능을 구현하는 방법은 다음 섹션에 설명되어 있습니다.

시작하려면 각 마이크로 서비스에 대한 성능 상태를 구성하는 항목을 정의해야 합니다. 애플리케이션 예제에서 HTTP를 통해 마이크로 서비스의 API에 액세스할 수 있고 관련 SQL Server 데이터베이스도 사용할 수 있으면 마이크로 서비스가 정상이라고 정의됩니다.

기본 제공 API가 있는 .NET 8에서는 다음과 같은 방법으로 서비스를 구성하고 마이크로 서비스 및 종속 SQL Server 데이터베이스에 대한 상태 검사를 추가할 수 있습니다.

// Program.cs from .NET 8 Web API sample

//...
// Registers required services for health checks
builder.Services.AddHealthChecks()
    // Add a health check for a SQL Server database
    .AddCheck(
        "OrderingDB-check",
        new SqlConnectionHealthCheck(builder.Configuration["ConnectionString"]),
        HealthStatus.Unhealthy,
        new string[] { "orderingdb" });

이전 코드에서 services.AddHealthChecks() 메서드는 “정상” 상태 코드 200을 반환하는 기본 HTTP 검사를 구성합니다. 또한 AddCheck() 확장 메서드는 관련 SQL Database의 상태를 검사하는 사용자 지정 SqlConnectionHealthCheck를 구성합니다.

AddCheck() 메서드는 지정된 이름의 새 상태 검사와 IHealthCheck 형식의 구현을 추가합니다. AddCheck 메서드를 사용하여 여러 상태 검사를 추가할 수 있기 때문에 모든 검사가 정상 상태가 될 때까지 마이크로 서비스는 “정상” 상태를 제공하지 않습니다.

SqlConnectionHealthCheck는 IHealthCheck를 구현하는 사용자 지정 클래스입니다. 이것은 연결 문자열을 생성자 매개 변수로 사용하고 간단한 쿼리를 실행하여 SQL 데이터베이스에 대한 연결이 성공했는지 확인합니다. 쿼리가 성공적으로 실행될 경우 HealthCheckResult.Healthy()를 반환하고 실패할 경우 실제 예외와 함께 FailureStatus를 반환합니다.

// Sample SQL Connection Health Check
public class SqlConnectionHealthCheck : IHealthCheck
{
    private const string DefaultTestQuery = "Select 1";

    public string ConnectionString { get; }

    public string TestQuery { get; }

    public SqlConnectionHealthCheck(string connectionString)
        : this(connectionString, testQuery: DefaultTestQuery)
    {
    }

    public SqlConnectionHealthCheck(string connectionString, string testQuery)
    {
        ConnectionString = connectionString ?? throw new ArgumentNullException(nameof(connectionString));
        TestQuery = testQuery;
    }

    public async Task<HealthCheckResult> CheckHealthAsync(HealthCheckContext context, CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
    {
        using (var connection = new SqlConnection(ConnectionString))
        {
            try
            {
                await connection.OpenAsync(cancellationToken);

                if (TestQuery != null)
                {
                    var command = connection.CreateCommand();
                    command.CommandText = TestQuery;

                    await command.ExecuteNonQueryAsync(cancellationToken);
                }
            }
            catch (DbException ex)
            {
                return new HealthCheckResult(status: context.Registration.FailureStatus, exception: ex);
            }
        }

        return HealthCheckResult.Healthy();
    }
}

이전 코드에서 Select 1은 데이터베이스의 상태를 확인하는 데 사용되는 쿼리입니다. Kubernetes 같은 오케스트레이션은 마이크로 서비스의 가용성을 모니터링하기 위해 정기적으로 마이크로 서비스 테스트 요청을 보내 상태 검사를 수행합니다. 이러한 작업이 신속하고 리소스 사용률이 높아지지 않도록 데이터베이스 쿼리를 효율적으로 유지하는 것이 중요합니다.

마지막으로 url 경로 /hc에 응답하는 미들웨어를 추가합니다.

// Program.cs from .NET 8 Web Api sample

app.MapHealthChecks("/hc");

<yourmicroservice>/hc 엔드포인트가 호출되면 Startup 클래스의 AddHealthChecks() 메서드에 구성된 상태 검사를 모두 실행하고 그 결과를 표시합니다.

eShopOnContainers의 HealthChecks 구현

eShopOnContainers의 마이크로 서비스는 여러 가지 서비스에 의존하여 작업을 수행합니다. 예를 들어, eShopOnContainers의 Catalog.API 마이크로 서비스는 Azure Blob Storage, SQL Server 및 RabbitMQ와 같은 많은 서비스에 의존합니다. 따라서 AddCheck() 메서드를 사용하여 몇 가지 상태 검사가 추가됩니다. 모든 종속 서비스에 대해, 각 상태를 정의하는 사용자 지정 IHealthCheck 구현을 추가해야 합니다.

오픈 소스 프로젝트 AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks는 .NET 8을 기반으로 빌드된 해당 엔터프라이즈 서비스마다 사용자 지정 상태 검사 구현을 제공하여 해당 문제를 해결합니다. 각 상태 검사는 개별 NuGet 패키지로 제공되기 때문에 프로젝트에 쉽게 추가할 수 있습니다. eShopOnContainers는 이것을 모든 마이크로 서비스에 광범위하게 사용합니다.

예를 들어, Catalog.API 마이크로 서비스에는 다음과 같은 NuGet 패키지가 추가되었습니다.

Screenshot of the AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks NuGet packages.

그림 8-7. AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks를 사용하여 Catalog.API에 구현된 사용자 지정 상태 검사

다음 코드에서는 각 종속 서비스에 대해 상태 검사 구현이 추가된 다음, 미들웨어가 구성됩니다.

// Extension method from Catalog.api microservice
//
public static IServiceCollection AddCustomHealthCheck(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration)
{
    var accountName = configuration.GetValue<string>("AzureStorageAccountName");
    var accountKey = configuration.GetValue<string>("AzureStorageAccountKey");

    var hcBuilder = services.AddHealthChecks();

    hcBuilder
        .AddSqlServer(
            configuration["ConnectionString"],
            name: "CatalogDB-check",
            tags: new string[] { "catalogdb" });

    if (!string.IsNullOrEmpty(accountName) && !string.IsNullOrEmpty(accountKey))
    {
        hcBuilder
            .AddAzureBlobStorage(
                $"DefaultEndpointsProtocol=https;AccountName={accountName};AccountKey={accountKey};EndpointSuffix=core.windows.net",
                name: "catalog-storage-check",
                tags: new string[] { "catalogstorage" });
    }
    if (configuration.GetValue<bool>("AzureServiceBusEnabled"))
    {
        hcBuilder
            .AddAzureServiceBusTopic(
                configuration["EventBusConnection"],
                topicName: "eshop_event_bus",
                name: "catalog-servicebus-check",
                tags: new string[] { "servicebus" });
    }
    else
    {
        hcBuilder
            .AddRabbitMQ(
                $"amqp://{configuration["EventBusConnection"]}",
                name: "catalog-rabbitmqbus-check",
                tags: new string[] { "rabbitmqbus" });
    }

    return services;
}

마지막으로 “/hc” 엔드포인트를 수신할 HealthCheck 미들웨어를 추가합니다.

// HealthCheck middleware
app.UseHealthChecks("/hc", new HealthCheckOptions()
{
    Predicate = _ => true,
    ResponseWriter = UIResponseWriter.WriteHealthCheckUIResponse
});

마이크로 서비스를 쿼리하여 성능 상태에 대해 보고

이 문서에 설명된 대로 상태 검사를 구성했으며 Docker에서 마이크로 서비스가 실행 중인 경우 브라우저에서 정상인지 여부를 직접 확인할 수 있습니다. 그림 8-8과 같이 컨테이너 포트를 Docker 호스트에 게시해야 외부 Docker 호스트 IP 또는 host.docker.internal를 통해 컨테이너에 액세스할 수 있습니다.

Screenshot of the JSON response returned by a health check.

그림 8-8. 브라우저에서 단일 서비스의 성능 상태 검사

이 테스트에서는 Catalog.API 마이크로 서비스(5101 포트에서 실행 중)가 정상이며, JSON에서 200 HTTP 상태 및 상태 정보를 반환한다는 것을 확인할 수 있습니다. 이 서비스는 SQL Server 데이터베이스 종속성과 RabbitMQ의 상태를 검사하여 상태 검사에서 직접 정상이라고 보고했습니다.

Watchdog 사용

Watchdog는 앞에서 소개한 HealthChecks 라이브러리로 쿼리하여 서비스 전반의 상태와 로드를 감시하고 마이크로 서비스에 대한 상태를 보고할 수 있는 별도의 서비스입니다. 이렇게 하면 단일 서비스 보기를 기반으로 하여 감지되지 않는 오류를 방지할 수 있습니다. 또한 Watchdog은 사용자 개입 없이 알려진 조건에 대한 수정 작업을 수행할 수 있는 코드를 호스팅하는 데 적합한 위치입니다.

eShopOnContainers 샘플에는 그림 8-9와 같이 샘플 상태 검사 보고서를 표시하는 웹 페이지가 포함되어 있습니다. 단지 eShopOnContainers의 마이크로 서비스 및 웹 애플리케이션 상태만 표시하므로 가장 간단한 Watchdog입니다. 일반적으로 비정상 상태가 검색되면 Watchdog에서 작업을 수행합니다.

다행히도 AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks는 AspNetCore.HealthChecks.UI NuGet 패키지도 제공합니다. 이것을 사용하여 구성된 URI의 상태 검사 결과를 표시할 수 있습니다.

Screenshot of the Health Checks UI eShopOnContainers health statuses.

그림 8-9. eShopOnContainers의 샘플 상태 검사 보고서

요약하자면, 이 Watchdog 서비스는 각 마이크로 서비스의 “/hc” 엔드포인트를 쿼리합니다. 이렇게 하면 내부에 정의된 모든 상태 검사가 실행되고, 모든 검사에 따라 전체 성능 상태가 반환됩니다. HealthChecksUI는 watchdog 서비스의 Startup.cs에 추가해야 하는 몇 가지 구성 항목과 두 줄의 코드로 쉽게 사용할 수 있습니다.

상태 검사 UI의 샘플 구성 파일:

// Configuration
{
  "HealthChecksUI": {
    "HealthChecks": [
      {
        "Name": "Ordering HTTP Check",
        "Uri": "http://host.docker.internal:5102/hc"
      },
      {
        "Name": "Ordering HTTP Background Check",
        "Uri": "http://host.docker.internal:5111/hc"
      },
      //...
    ]}
}

HealthChecksUI를 추가하는 Program.cs 파일:

// Program.cs from WebStatus(Watch Dog) service
//
// Registers required services for health checks
builder.Services.AddHealthChecksUI();
// build the app, register other middleware
app.UseHealthChecksUI(config => config.UIPath = "/hc-ui");

오케스트레이터 사용 시의 상태 검사

Kubernetes 및 Service Fabric과 같은 오케스트레이션은 마이크로 서비스의 가용성을 모니터링하기 위해 정기적으로 마이크로 서비스 테스트 요청을 보내 상태 검사를 수행합니다. 오케스트레이터에서 비정상 서비스/컨테이너로 인식하면 해당 인스턴스에 대한 요청 라우팅을 중지합니다. 또한 일반적으로 해당 컨테이너의 새 인스턴스를 만듭니다.

예를 들어 대부분의 오케스트레이터에서 상태 검사를 사용하여 가동 중지 시간이 없는 배포를 관리할 수 있습니다. 서비스/컨테이너의 상태가 정상으로 변경될 때만 오케스트레이터에서 트래픽을 서비스/컨테이너 인스턴스로 라우팅하기 시작합니다.

상태 모니터링은 오케스트레이터에서 애플리케이션 업그레이드를 수행할 때 특히 중요합니다. Azure Service Fabric과 같은 일부 오케스트레이터는 서비스를 단계별로 업데이트합니다. 예를 들어 애플리케이션 업그레이드마다 클러스터 표면의 1/5을 업데이트할 수 있습니다. 동시에 업그레이드되는 노드 집합을 ‘업그레이드 도메인’이라고 합니다. 각 업그레이드 도메인을 업그레이드하고 사용자가 사용할 수 있게 되면, 먼저 해당 업그레이드 도메인이 상태 검사를 통과한 후에 배포가 다음 업그레이드 도메인으로 이동해야 합니다.

서비스 상태의 또 다른 측면은 서비스의 메트릭을 보고하는 것입니다. 이는 Service Fabric과 같은 일부 오케스트레이터의 상태 모델에 대한 고급 기능입니다. 메트릭은 리소스 사용량의 균형을 조정하는 데 사용되므로 오케스트레이터를 사용할 때 중요합니다. 또한 메트릭은 시스템 상태를 나타내는 지표가 될 수 있습니다. 예를 들어 많은 마이크로 서비스가 있는 애플리케이션이 있을 수 있으며, 각 인스턴스에서 RPS(초당 요청 수)를 보고합니다. 한 서비스에서 다른 서비스보다 더 많은 리소스(메모리, 프로세서 등)를 사용하는 경우, 오케스트레이터는 클러스터에서 서비스 인스턴스를 이동하여 리소스 사용률을 유지하려고 할 수도 있습니다.

Azure Service Fabric은 단순한 상태 검사보다 더 향상된 고급 기능을 갖춘 자체의 상태 모니터링 모델을 제공합니다.

고급 모니터링: 시각화, 분석 및 경고

모니터링의 마지막 부분은 이벤트 스트림을 시각화하고, 서비스 성능에 대해 보고하고, 문제가 검색되면 경고하는 것입니다. 이 모니터링 측면에 대해 서로 다른 솔루션을 사용할 수 있습니다.

AspNetCore.Diagnostics.HealthChecks에 대해 설명할 때 보여 준 사용자 지정 페이지와 같이 서비스 상태를 표시하는 간단한 사용자 지정 애플리케이션을 사용할 수 있습니다. 또는 Azure Monitor와 같은 고급 도구를 사용하여 이벤트 스트림에 따라 경고를 발생시킬 수 있습니다.

마지막으로 모든 이벤트 스트림을 저장하는 경우 Microsoft Power BI 또는 기타 솔루션(예: Kibana 또는 Splunk)을 사용하여 데이터를 시각화할 수 있습니다.

추가 리소스

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