클라우드, 클라우드 네이티브

본 저서는 국가 첨단산업으로 지정된 "대한민국 클라우드 기반 산업"을 2024년 4월 중순 일주일간 서아시아 키르키즈스탄 디지털기술부 차관과 대통령실 책임자 외 국가IT부문 최고위층 10분께서 "국가 클라우드 전략"을 배우기 위해 방문하였다. 이 분들에게 "Cloud vs Cloud Native(클라우드 발전법)" 중심의 강의 자료를 정리한 것이다. 키르키스탄을 비롯한 서아시아 국가들은 디지털 기술의 핵심 그릇인 "클라우드"로 "대국민 서비스를 위하여 국가 디지털 전환을 통한 생산성 향상 실행 방안"으로 도입을 배우려고 노력하는 국가들이다.
클라우드의 기술 철학은 "공유"와 "접촉"으로서, "가상화"기술로 생성시키는 것이다. IT기술을 논리적으로 잘라서 정보의 생산성을 극대화 시키는 것이다.
전 세계 모든 국가들이 디지털전환을 국정목표로 클라우드(Cloud Computing) 시스템을 추진하고 있다. 차세대 인터넷 비즈니스의 코어 서비스인 클라우드 컴퓨팅과 네이티브의 주요 이슈에 대하여 대안을 모색하고 국내외 인프라, 플랫폼 등의 실제 구축서비스 사례에 대하여 지속적인 발전을 조성하고자 발간한다.
클라우드는 4차산업 혁명의 기반 기술이며, 이 컴퓨팅 위에 빅데이터를 쌓고 인공지능을 개발하여 대 국민 서비스를 구축하는 것이다. 정보화로 국가 생산성을 위한 기반기술이 클라우드 컴퓨팅이다. 클라우드(cloud)서비스 조직인 전산실 자체서버(on-premise)사용의 장단점을 비교해 보면 서버 HW구매/관리의 초기 투자비용 저렴하게 든다. 그리고 수요에 따라 리소스를 자유롭게 scale up/down이 가능하며, 다양한 구성의 HW를 선택 가능하고, 높은 서비스 안정성과 보안서비스가 가능하다. 그러므로 대 국민 서비스를 위하고 국가 전체의 정보 생산성 향상을 위해서 클라우드 컴퓨팅은 반드시 필요로 한다.
클라우드 컴퓨팅은 범용적으로 재사용될 수 있는 전산 자원이나 소프트웨어를 인터넷을 통하여 서비스 형태로 제공하고, 이를 구독하여 사용하는 새로운 컴퓨팅 방식이다. 서비스 사용자에게는 구매, 설치, 운영, 유지보수를 적은 비용과 노력으로, 원하는 자원이나 소프트웨어를 저비용으로 확보 사용할 수 있는 등 여러 장점이 있다. 서비스 제공자에게는 다수 사용자들이 필요로 하는 기능을 클라우드서비스로 개발하여 운영하고 사용자 데이터를 관리해 주며, 사용된 만큼의 비용을 청구하는 인터넷 기반의 사업 모델이다.
모든 국가와 기업은 정보기술(IT)인프라의 과부하에 몸살을 앓고 있다. 각 국가별 기관과 기업은 급속히 늘어나는 천문학적인 컴퓨터와 네트워크 설비 등 장비로 개별 기업들의 컴퓨팅 데이터 센터는 이미 포화 상태이다. 매일 쏟아지는 엄청난 양의 데이터와 복잡한 IT기술들을 제대로 관리하기 힘들어 인프라 기능은 제대로 발휘하지 못하고 있다. 문제를 극복하려면 IT인프라에 관한 새로운 혁신 전략이 필요하다.
문제 해결의 실마리를 보여주는 것이 '클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)'기술이다. 인터넷이나 인트라넷 등 네트워크에 접속해 가상공간의 서버에서 데이터를 처리·저장하고 사용자 응용 프로그램을 사용하는 일을 의미한다. 기업은 전산실 시스템에 보관하지 않고 클라우드 데이터 센터(CDC)에 데이터나 애플리케이션을 원격으로 접속하여 정보를 처리한다. 공동으로 사용하기 때문에 "공유경제"가 등장하게 되는 것으로 4차산업 혁명의 기반을 의미하는 "디지털 혁명"이다.
클라우드 컴퓨팅(cloud computing)은 인터넷 기반(클라우드)의 컴퓨팅 기술을 의미한다. 컴퓨터 네트웍 구성도에서 인터넷을 구름으로 표현하고, 그 속에 복잡한 인프라 구조가 숨겨져 있다고 할 때, IT관련 기능들이 서비스 형태로 제공되는 컴퓨팅 스타일이다. 사용자들은 지원하는 기술 인프라스트럭처에 대한 전문 지식이 없어도, 제어할 줄 몰라도 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. IEEE에서는 "정보가 인터넷 상의 서버에 영구적으로 저장되고 데스크탑이나 테이블 컴퓨터, 랩탑, 벽걸이 컴퓨터, 휴대용 기기 등과 같은 클라이언트에는 일시적으로 보관되는 패러다임이다."라고 한다. 이에 대하여 대표 상용 클라우드 서비스에 대한 사례 분석을 통하여, 클라우드 컴퓨팅의 사업화에 대한 구체적인 전략과 시각을 갖도록 하였다.
이 책은 4부로 구성이 되어 있다. 1부는 클라우드 컴퓨팅 서비스 개념, 2부는 클라우드 컴퓨팅 기술, 3부는 클라우드 네이티브, 4부는 컴퓨팅 정책 관리에 대하여 학습하도록 하였다.
클라우드에 대한 간략한 이해에 관심이 있는 분들은 1, 3부 위주로, 클라우드 컴퓨팅 전문 기술 전문적 연구에 관심을 가진 독자들은 1 ~ 3부 위주로, 클라우드 분야의 전문 직업을 원하는 독자들은 1 ~ 4부를 모두 보시기 바란다.
본 저서는 현업에서도 교재로 사용 할 수 있도록 체계적으로 되어 있다. 앞으로 서아시아 지역(키르키즈스탄, 우즈베키스탄 등 스탄 국가)의 국가 공용어인 러시아어로 번역하여 "클라우드 기반의 디지털 국가 생산성"을 돕도록 하겠다.

2024. 9. 30.
저자 최?성

제1부 4차 산업혁명 기반인 클라우드 컴퓨팅

제1장 4차 산업혁명과 클라우드 데이터센터(CDC) 구축
제1절 4차 산업혁명 등장
1. 4차 산업혁명으로 전환
2. 4차 산업혁명 정의
3. 4차 산업혁명에 의한 변혁
4. 4차 산업혁명과 생산 체계의 변화 모습
5. 클라우드 AI

제2절 인프라 산업 하드웨어 기술
1. 클라우드 데이터센터(CDC) 구성
2. CDC 주요 장비와 장비 서브 타입
3. 클라우드 데이터센터의 역할

제3절 클라우드 컴퓨팅 도입 시 특장점
1. 장기적으로 TCO(Total Cost of Ownership) 절감
2. 생산성 향상(업무 프로세스 개선, Time to Marktet)에 유리
3. 클라우드 서비스 도입 절차


제2장 클라우드 컴퓨팅 정의와 발전사
제1절 IT 패러다임 변화와 클라우드 확산
1. 클라우드는 확장되어야 하는가?
2. 클라우드 컴퓨팅 개요
3. 클라우드의 패러다임 변화
4. G-Cloud 모델

제2절 클라우드 컴퓨팅 서비스
1. 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델 종류와 특성
2. 인프라 서비스(IaaS)
3. 플랫폼 서비스(PaaS)
4. 소프트웨어 서비스(SaaS)

제3절 XaaS 클라우드 컴퓨팅 서비스
1. 클라우드 컴퓨팅의 활성화와 XaaS의 부상
2. 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 공통 기술
3. 클라우드 컴퓨팅 서비스 분류
4. 기존 컴퓨팅 방식과 클라우드 컴퓨팅의 차이


제3장 클라우드 컴퓨팅의 근원 '가상화' 기술
제1절 가상화(Virtualization)의 정의
1. 가상화란 무엇인가?
2. 가상화 기술의 등장 배경
3. 가상화의 자원
4. 가상화 특성

제2절 서버 가상화
1. 서버 가상화의 정의
2. 서버 가상화의 방식
3. 서버 가상화 활용

제3절 가상화 유형
1. 네트워크 가상화
2. 프로세서 가상화
3. 명령어 가상화
4. 시스템 가상화(HW 가상화)
5. 소프트웨어 정의 가상화(애플리케이션 온디맨드화)

제4절 가상화 스토리지
1. 스토리지 가상화의 정의
2. 스토리지 가상화 구분
3. 가상화 스토리지 방식
4. 가상화 스토리지 구성


제2부 클라우드 컴퓨팅 시스템 기술

제4장 클라우드 자원 제어와 모바일 기술
제1절 클라우드 자원 제어 기술
1. 클라우드 자원 관리 정의
2. 클라우드 자원 관리의 중요성
3. 클라우드 컴퓨팅 구현 스텝(Open Cloud Platform 관리)
4. 자원 관리 시스템 구축 기술

제2절 실시간 모바일 클라우드 컴퓨팅
1. 모바일 클라우드 서비스 정의
2. 모바일 클라우드 서비스 배경
3. 모바일 클라우드 서비스 기능
4. 실시간 모바일 클라우드 전개 방향
5. 모바일 클라우드 플랫폼

제3절 모바일 클라우드 서비스 플랫폼 기능
1. 요구 사항
2. 운용 지원 서비스 기능(Operation Support Service Function)
3. 모바일 클라우드 지원 서비스 기능(Mobile Cloud Support Service Function)
4. 과금 및 서비스 수준 협약 관리(Billing/SLA Management) 기능
5. 모바일 전사 애플리케이션 플랫폼(Mobile Enterprise Application Platform)

제4절 대용량 모바일 트래픽 분산 처리 이동 제어
1. 인터넷 이동성 제어 기법(Centralized vs. Distributed)
2. 클라우드 인프라스트럭처


제5장 클라우드 기반 데이터 관리와 빅데이터 구축
제1절 데이터 수집
1. 웹 크롤링(Web Crawlling)
2. 웹 스크래핑(Web Scrapping)
3. 웹 크롤링과 웹 스크래핑의 차이

제2절 분산 데이터 관리 시스템
1. Bigtable
2. Dynamo
3. Cassandra
4. CouchDB

제3절 클라우드 데이터 서비스
1. SimpleDB
2. SQL Data Service
3. Google AppEngine Datastore
4. 분산 데이터 관리 서비스 분석

제4절 클라우드 핵심 서비스(빅데이터)
1. 빅데이터 정의
2. 빅데이터 이용의 불확실성
3. 데이터 산업의 범위
4. 공공기관에서의 빅데이터 처리 효과

제5절 인공지능 학습 데이터 수집
1. 데이터마이닝
2. 데이터마이닝 기법 분류
3. 클라우드 기반 빅데이터 처리 절차
4. AI 학습용 데이터 구축 절차


제6장 클라우드 컴퓨팅 플랫폼 기술
제1절 클라우드 플랫폼 서비스
1. 클라우드 컴퓨팅 진화 방향
2. 클라우드 플랫폼 분석
3. 서비스 지향 클라우드 컴퓨팅 플랫폼
4. 서비스 지향 클라우드 플랫폼 프레임워크 구조

제2절 엣지 클라우드 컴퓨팅
1. 엣지 클라우드 기술 정의
2. 엣지 클라우드의 필요성 및 효과
3. 기술 개발 현황 및 전망

제3절 클라우드 플랫폼 기술의 종류
1. Amazon EC2 플랫폼
2. Google App Engine 플랫폼
3. Microsoft Azure 서비스 플랫폼
4. NexR 데이터 클라우드 플랫폼

제4절 오픈 플랫폼 기술
1. Hadoop 플랫폼
2. Eucalyptus: Elastic Utility Computing 플랫폼
3. Enomaly ECP(Elastic Computing Platform) 플랫폼
4. EU Reservoir Cloud Computing Project
5. 클라우드 플랫폼의 개발 대응 전략 필요

제5절 PaaS-TA 사례[전자정부 클라우드 구현 도구(PaaS-TA 도구)]
1. 개방형 클라우드 플랫폼 '파스-타'
2. 파스-타의 주요 특징
3. 파스-타 연구개발 배경 및 발전 과정


제7장 클라우드 서비스 브로커리지(CSB)와 에이전트
제1절 클라우드 서비스 브로커리지(CSB)
1. 클라우드 서비스 브로커리지 정의
2. CSB 등장 배경

제2절 CSB 기술
1. CSB 기술 정의
2. CSB(Cloud Service Brokerage) 주요 기술
3. CSB 기술 구성
4. CSB 연결 관리

제3절 클라우드 컴퓨팅 서비스 미터링
1. 클라우드 컴퓨팅 미터링 관련 동향
2. 클라우드 컴퓨팅 미터링 관련 기업 동향
3. 클라우드 컴퓨팅의 미터링 요구 사항
4. 기술적인 관점의 요구 사항

제4절 지능형 에이전트(Intelligent Agent)
1. 지능형 에이전트의 성질과 속성
2. 지능형 에이전트 분류


제3부 클라우드 네이티브

제8장 클라우드 네이티브 애플리케이션
제1절 클라우드 네이티브 기술
1. 클라우드 네이티브 특징
2. 컨테이너 기반의 클라우드 가상화
3. 도커의 등장과 클라우드 기술의 변화
4. 컨테이너 오케스트레이션 서드 파티

제2절 클라우드 네이티브 개발 환경(DevOps)
1. 개발자와 운영자 간 소통과 협업
2. 클라우드 네이티브 애플리케이션 전환 필요
3. 클라우드 네이티브 애플리케이션 정의
4. 클라우드 네이티브 애플리케이션 제공 시스템
5. 클라우드 네이티브 애플리케이션 개발 방법론(15 Factors)
6. 모놀리스와 클라우드 네이티브 애플리케이션의 차이점

제3절 클라우드 네이티브 애플리케이션 활용
1. 마이크로 서비스의 특징
2. 클라우드 네이티브 애플리케이션 운영 대상
3. 국외 클라우드 네이티브 도입 사례
4. 국내 클라우드 네이티브 도입 사례

제4절 공공 클라우드 네이티브 컨설팅 방법
1. MSA 컨설팅 방법론2.0 구조
2. 공공기관의 MSA 컨설팅 사례


제9장 클라우드 네이티브 아키텍처
제1절 클라우드 네이티브 아키텍처
1. 클라우드 네이티브 아키텍처 기술
2. 클라우드 네이티브 아키텍처 기술 스택
3. Cloud Native Landscape
4. Cloud Native TrailMap

제2절 App Definition & Development
1. Database
2. Streaming & Messaging
3. Application Definition & Image Build
4. CI/CD


제10장 클라우드 네이티브 참조 아키텍처
(애플리케이션 구축 OSS 및 서비스 기술)
제1절 컨테이너 가상화 기술 지원 서비스(Orchestration & Management)
1. Scheduling & Orchestration
2. Coordination & Service Discovery
3. Service Proxy
4. Service Mesh
5. API(Application Programming Interface) Gateway

제2절 클라우드 네이티브 스토리지 네트워크
1. Cloud Native Storage(CNS)
2. Cloud Native Network
3. Container Runtime

제3절 클라우드 네이티브 인프라 프로세서(Provisioning)
클라우드 네이티브 처리(Observability and Analysis)
1. Automation & Configuration
2. Container Registry

제4절 클라우드 네이티브 처리(Observability and Analysis)
1. Monitoring
2. Logging
3. Tracing


제4부 클라우드정책 관리

제11장 클라우드 보안
제1절 기존 컴퓨팅 환경과의 차이
1. 클라우드 컴퓨팅 환경 비교
2. 클라우드에서 보안 문제
3. 클라우드 컴퓨팅 보안 기술 적용
4. 클라우드 컴퓨팅 보안 유출 사고

제2절 클라우드 컴퓨팅 보안 환경 구축
1. 클라우드 컴퓨팅 환경 구성 요소
2. 클라우드 컴퓨팅 환경 보안 속성
3. 클라우드 구성 요소의 보안 위협

제3절 기관 자체 클라우드 컴퓨팅 구축 보안 기준
1. 보안 기본 원칙
2. 모바일 보안(Security) 요구 사항
3. 클라우드 컴퓨팅 서비스 보안 인증 제도


제12장 클라우드 오픈소스와 표준화
제1절 클라우드 시스템 개발 오픈소스
1. 오픈소스 소프트웨어(Open Source Software: OSS) 정의
2. 오픈소스 발전사
3. SW는 오픈소스
4. 오픈소스 개발 모델
5. 오픈소스 라이선스

제2절 오픈소스 커뮤니티
1. 커뮤니티와 오픈소스 개발
2. 오픈 커뮤니티와 절차

제3절 클라우드 표준 시스템 개발
1. 플랫폼 독립성 제공
2. 플랫폼 서비스 공통 요소 기술 표준
3. 엣지 클라우드 표준화
4. 클라우드 표준화 추진 방향

부록1 클라우드 용어집(Cloud Computing Glossary ver.1.1)
부록2 클라우드 컴퓨팅 발전 및 이용자 보호에 관한 법률
부록3 클라우드 부문 주요 공개 SW 목록(2023년 03월 21일 기준)

[참고 문헌]

최성 (Ph. D)

1. 연구과제(연구책임 100여편)
- 클라우드 컴퓨팅 서비스 브로커리지(CSB)육성 정책방안, 미래창조과학부, 2014년
- 클라우드 발전법, "Cloud First" 클라우드 규제개선 연구, 과학기술정보통신부, 2015년
- 중소기업 클라우드 적용 성공모델 연구(정보통신부, 2012년)
- 국내외 핀테크관련 기술 동향 분석을 통한 연구분야 발굴(KISA, 2016년)
- 국내SW수요 현황조사(1987년) 등 정책연구보고서 60편
- 남북IT용어 표준화 연구보고서(2002년) 등 정책연구보고서 20편
- 지식재산권권보호원 등 60기관 AI/BigData 감리전문가 컨설팅
- KBS, KOBACO등 12기관 MIS/OA컨설팅보고서

2. 표준화 위원
- TTA 클라우드 표준화 위원(2000~2024년 현재)
- 남북 언어정보 표준화 연구위원((사)한국어정보학회장 역임)
- (특허)이러닝 학습시스템 등 7건 등록

3. 주요 저서(42권 출간)
- 비즈니스리엔지니어링 핵심(94년도 베스트셀러, KPC)
- CBD엔지니어링기초(2004년, 홍릉과학출판사)
- 21세기 사이버대학 가이드(2003년, 한국경제출판국)
- 차세대성장동력 가상화스토리지네트워크(2006년, 홍릉과학출판사, 세계최초 클라우드 저술)
- 4차산업 혁명핵심 "인공지능 AI" 광문각 출간(2022년, 광문각,
MIS학회 우수도서 수상)
- 중고대학생을 위한 "인공지능교과서(기본원리)"(2023년, 광문각)
- 클라우드, 클라우드 네이티브(2024년10월, 광문각)

4. 수상 내역
- SW산업 발전 및 해외장애우 IT교육 단체봉사{대통령 표창 2회(2004년, 2008년)}
- 대한민국 정보문화 대상수상(근정포장 수훈, 2012년도)
- 교육부총리상(2000년), 정보통신부장관상(2002년), 방송통신위원장상(2012년)등 다수