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'컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅'에 해당되는 글 6건

  1. 2019.04.21 SDN과 NFV
  2. 2018.06.23 Kubernetes 소개
  3. 2017.03.07 오픈스택 구조 분석
  4. 2017.03.07 오픈스택이란?
  5. 2017.03.05 클라우드 가상화와 Docker
  6. 2017.02.25 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

SDN과 NFV

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2019.04.21 13:28 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

SDN (Software Defined Network)

SDN은 "네트워크 자원을 소프트웨어적으로 가상화해서 운영하는 기술이다" 라고 한줄만 가지고 이해하기 모호하니 딱 정의하기에 앞서 이 기술이 나오게 된 배경부터 주목해보자. 지금과 같이 인터넷이 크게 발달하기 전에는 트래픽의 양이 많지 않았고 트래픽의 패턴도 서버와 클라이언트에게 주고받는 데이터 정도로 단순했다. 그런데 스마트폰의 시대가 시작되면서 트래픽의 양이 급격히 증가하기 시작했고 패턴도 단순히 클라이언트와 주고 받는 것이 아니라 다른 서버의 데이터베이스에 접근하는 경우가 생기기 시작했다. 이전보다 네트워크 관리 하는 것이 훨씬 복잡해졌다.

과거에는 네트워크 장비들이 모두 하드웨어로만 조작 할 수 있었다. 트래픽이 감당 할 수 없을 정도로 많아진 경우에는 서버를 더 사야했고 다른 서버로 연결 할 때는 연결시 필요한 방화벽, 스위치 등등도 추가로 구매해야 했다. 이런 경우들은 비용문제도 있을 뿐만 아니라 기존 서버에 새로운 하드웨어를 증설하는 일이 꽤나 시간도 오래 걸리고 번거롭다는 문제가 있었다. 가상화 기술이 나오면서 네트워크 장치들도 소프트웨어적으로 해결해 관리를 편하게 하려는 움직임이 있었는데 이런 요구사항으로 나오게 된 것이 SDN이다. 


출처: 주니퍼

SDN을 사용하면 서버를 여러대를 살 필요 없이 한번에 성능 좋은 서버를 산후 여러개의 VM을 돌려서 복수의 서비스를 돌릴 수 있다. 특정 서비스에 트래픽이 몰리면 이전처럼 서버를 추가로 증설할 필요 없이 트래픽이 몰리는 VM에 하드웨어 자원을 더 많이 할당해서 해결 할 수 있다. 예전처럼 하드웨어적으로 처리할 필요가 없어 관리하기가 쉬우며 놀고 있는 다른 VM의 자원들을 끌어다가 사용할 수 있기 때문에 비용적으로도 효율적이다.


NFV (Network Function Virtualization)

NFV는 앞서 설명한 SDN을 소프트웨어적으로 구현할 수 있는 기술이다. 구체적으로 설명하면 switch, firewall 같은 표준화된 네트워크 장비들을 소프트웨어적으로 만들수 있으며 서버에 설치된 네트워크, 스토리지, CPU 등 컴퓨팅 리소스의 orchestration을 담당하는 컴포넌트다. SDN이 NFV를 포함하는 기술이라고 보면 될 것 같다. 사실은 거의 전부라고 생각되긴 하지만.

출처: 주니퍼

세세하게 들어가면 끝도 없으니 위 그림의 컴포넌트들에 대해서 짤막하게만 알아두고 가자.

VNF (Virtualized Network Functions)

가상화 해서 만든 네트워크 장비들이다. 가상의 방화벽, 스위치, 로드밸런서 등등이 이에 해당한다. 필요에 따라서 여러 개를 만들 수 있다. 클라우드 환경에서 돌아가고 있는 서비스들이 바라보는 네트워크 장비이기도 하다.

NFVI (NFV Infrastructure)

앞서 설명한 VNF와 실제 하드웨어 장비간의 인터페이스를 담당한다. Virtualization Layer를 통해서 물리 장비에 매핑 할 수 있는 컴포넌트다. API라고 생각하면 좋을 것 같다.

NFV MANO(Management and Orchestration)

가상의 네트워크 장비(VNF)를 NFV 인프라스트럭처 (NFVI)를 이용해 실제 하드웨어에 매핑하고 NFV에서 자원 할당 문제로 번번히 언급되는 VNF 스케줄링, VNF 연결문제(Chain Composition) 등등을 다루는 핵심 컴포넌트다. 

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TAG NFV, SDN

Kubernetes 소개

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2018.06.23 14:30 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

Kubernetes



공식 홈페이지에서는 Kubernetes를 이렇게 정의한다.


"Kubernetes is an open-source system for automating deployment, scaling, and management of containerized applications"


직역하면 컨테이너화된 앱들의 배치(deployment), 확장(scaling), 관리(management)를 하는 오픈소스 시스템이라는데 이것만 봐서는 왜 kubernetes가 무슨 역할을 하는지 감이 안온다. 어차피 컨테이너는 Docker에서 생성하고 관리 할 수 있는데 왜 kubernetes가 필요한 걸까?


설명에 앞서 docker만 사용할 때의 위험성을 생각해보자. docker는 특정 Host OS 위에서 사용자의 요청을 받아 container app을 만들어주는 소프트웨어다. 그런데 요청 받은 서비스를 운영하는 도중 host OS가 고장나는 경우가 생긴다면? docker가 만들어준 모든 container도 같이 죽는다. 


(사실 기본적인 내용이지만) 안정적으로 서비스를 돌리기 위해선 하나의 host에서만 돌리면 안되고 여러 컴퓨터에 서버를 동시에 돌려야 한다. kubernetes는 여러 대의 서버로 갖춰진 하드웨어 환경의 network, computing, storage 요소를 관리해 container 서비스가 안정적으로 돌아갈 수 있도록 관리하는 툴이다.



Openstack이랑 비슷한 역할을 하는데 open stack은 virtual machine 을 생성해 클라우드 서비스를 관리하는데 목적을 두고 kubernetes는 컨테이너 서비스에 강점을 둔다는 점에서 차이가 있는 것 같지만 공식 홈페이지 말고 다른 회사의 소개 자료를 보면 kubernetes를 이용해 container 말고도 다양한 서비스를 만들고 있으니 꼭 container를 초점으로 만든 기술이라고는 볼 수 없는것 같기도하다. 서비스 자체는 자유자재로 할 수 있으며 하드웨어 자원을 효율적으로 관리하는데 초점을 두는것 같다. 공식 홈페이지에서도 많은 기능을 제공 하고 있으며 이를 활용해 언제든 새로운 기술이 만들어 질 수 있다고 하고 있으니 얼마든지 변형해서 만들어 낼 수 있나보다.


공부하기에 앞서 활용 사례를 몇가지 더 찾아봐야겠다.

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오픈스택 구조 분석

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2017.03.07 23:12 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

오픈소스를 좀더 심도있게 분석하기 위해 설치도 하고 내부 소스 코드도 보려 했으나, 설치 가이드 글들을 전혀 이해를 할 수 없어서 논문 부터 차근차근 읽고 가기로 했다. 'OpenStack: Toward an Open-Source Solution for Cloud Computing'이란 논문을 읽었는데 한창 오픈스택이 뜨기 시작한 2012년도에 나온거라 그런지 별 다른 내용이 없었지만 그래도 오픈스택의 전체적인 구조는 이해하는데 도움이 된 것 같다.



논문에 따르면 오픈스택의 구조는 위 그림처럼 다섯가지로 나눌 수 있다고 하는데 여기서 주된 요소는 Compute, Image, Object라고 한다. 각각에 대한 설명은 다음과 같다.


  1. OpenStack Compute: IaaS 클라우드를 관리 담당하는 플랫폼이다. Amazon EC2나 Rackspace CloudServer랑 비슷한 역할을 하는데 주로 관리자 인터페이스 공간과 클라우드를 조율 할 수 있는 API를 제공하는 역할을 한다. 여기서 사용하는 기술을 Nova Compute라고 하는데 여러 Virtual Machine들의 네트워크와 구조 확정성을 관리한다. 그 뿐만 아니라 서버나 네트워크, 접근 권한을 관리하는 역할도 포함하는데 뭐 이정도면 사실상 오픈 스택의 핵심적인 기능들은 다하고 있다고 봐도 무방하다. Compute 내의 세부적인 구조는 다음과 같다.



    API Endpoints는 관리자가 호출한 함수가 Compute 구조와 통신하는 거의 끝 부분을 의미하는데 Queue는 사용자로부터 전달 받은 명령(API endpoint에 도착한 값)과 Compute, Nework, Volume Controller들한테서 주고 받은 메시지들을 전달해주는 역할을 한다. 가장 중요한 역할을 하는 것들은 오른쪽에 있는 세 요소들이다. 먼저 Compute Worker는 모든 instance들의 생명주기를 조절하고 Virtual Server를 생성하고 조작하는 역할을 한다. Virtual Machine의 생성 뿐만 아니라 관리까지 책임지는 역할을 한다. 나머지 두 요소는 Compute Worker의 역할을 돕는데, Network는 Virtual Machine이 사용할 Bridve, VLAN, DHCP 등등 네트워크 기능을 생성해주는 역할을 하고, Volume(Cloud에서 Volume은 스토리지를 의미한다)은 Volume의 조작 또는 할당 등등의 역할을 한다.

  2. OpenStack Imaging Service: Compute에서 Storage 서비스와 관련된 요청이 있을 때 이를 처리해주는 역할을 한다.직접 이미지를 갖고 있는 것은 아니고, Compute와 Object 사이에서 필요한 작업들을 전달하는 요소로 볼 수 있다. 주로 이미지를 Virtual Machine 디스크에 저장(recording)이나 분배(distributing)하는 역할을 한다.

  3. OpenStack Object Storage: 이름 그대로 스토리지의 역할을 한다. 공간을 생성하고 확장 가능한 형태로 만든다.


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오픈스택이란?

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2017.03.07 21:58 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

클라우드 컴퓨팅을 공부하면 자주 등장하는 기술이 오픈스택이다. 오픈소스의 형태로 클라우드 컴퓨팅 환경에서 많은 부분을 지원한다고 하지만, 정확히 오픈 스택이 어떤 일을 하는지, 구체적으로 어떤 목적에 의해 만들어 졌는지에 대해선 아는 바가 없어서 간단히 정리를 해보려고 한다.


오픈스택 홈페이지에서는 오픈스택을 다음과 같이 소개한다.


OpenStack is a cloud operating system that controls large pools of compute, storage, and networking resources throughout a datacenter, all managed through a dashboard that gives administrators control while empowering their users to provision resources through a web interface. 

https://www.openstack.org/software/


요약 번역하면 계산, 저장소, 네트워크 자원들을 관리하는 클라우드 운영체제라고 소개하고 있다.


하지만 위 설명은 클라우드 컴퓨팅이란 것을 알지 못하면 이해하기 어렵다. 간단하게 클라우드 컴퓨팅에 대해서 소개를 먼저 해보면,


개인이 가진 단말기를 통해서는 주로 입/출력 작업만 이루어지고, 정보분석 및 처리, 저장, 관리, 유통 등의 작업은 클라우드라고 불리는 제3의 공간에서 이루어지는 컴퓨팅 시스템 형태라고 할 수 있다. - 위키피디아


예를들면 가지고 있는 스마트폰으로 친구에게 카톡을 보낼 때 나와 나의 친구는 카톡을 보내고 받는 일만 하는 것이고, 카톡 메시지를 친구에게 효율적으로 전송하는 컴퓨팅 방식은 클라우드에서 이뤄지는 것이다.


나와 친구는 메시지를 전송/수신만 한다. 나머지는 클라우드 컴퓨팅 서버에서 모두 관리한다.


클라우드 컴퓨팅에 사용되는 서버들을 제어하려면 전문적인 하드웨어 지식과 서버를 운영하는 운영체제의 지식이 필요한데 이것은 어떤 하드웨어와 운영체제를 사용하느냐에 따라 달라 환경이 바뀔 때 마다 새로운 지식을 습득해야하는 문제가 있다.


이러한 문제를 해결하기 위해 서버의 하드웨어와 운영체제와 관계 없이 클라우드 컴퓨팅 개발의 표준을 제공하는것이 오픈스택이다.



(Hardware, Hypervisor 위에서 Shared Service의 형태로 Compute, Networking, Storage를 제어 할 수 있는 서비스를 제공한다)


Compute, Networking, Storage를 관리 할 수 있는 API를 제공하고 이를 관리하는 Dashboard를 둬서 개발자들이 쉽게 클라우드 컴퓨팅 환경에서 작업 할 수 있도록 돕는 서비스이다. 또한 Hardware, Hypervisor 관련 작업들은 모두 오픈스택이 처리하기 때문에 개발자는 Application을 만드는데 집중 할 수 있다.


현재 오픈스택 프로젝트는 집중 연구 분야에 따라서 여러 형태로 나눠진다. 


1단계는 Computing/Storage로 나눠져있고 

2단계는 오브젝트 스토리지, Compute, Image Service등으로 나뉘어져 있으며 

3단계에서는 추가적인 서비스인 Dashboard, Database등으로 나뉘어져 여러가지 프로젝트가 진행중이다.


앞으로 관심 분야에 따라서 선택해서 공부해보면 좋을것 같다.

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클라우드 가상화와 Docker

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2017.03.05 14:13 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

클라우드 컴퓨팅은 가상화 기술을 활용해 하나의 서버에 여러 개의 가상 컴퓨터를 돌릴 수 있는 환경을 제공해서 서버 장비가 없는 사용자들도 가상 컴퓨터를 할당 받아서 서버를 구동 할 수 있는 기술이다.




여기서 만들어지는 가상 컴퓨터를 가상 머신(Virtual Machine)이라 하고 가상 머신을 생성시키는 것을 하이퍼바이저(Hypervisor)라 한다. 서버 가상화에서 주로 사용되는 하이퍼바이저는 Xen, KVM, VMware가 있다. 이 기술들은 공통적으로 하드웨어 자원(CPU, 하드웨어, 인터럽트 핸들러 등)들을 관리 하고 Virtual Machine이 사용 할 수 있는 가상 장치를 제공한다. 장치들을 제공 받은 Virtual Machine은 갖고 있는 커널 이미지 및 루트 파일 시스템을 이용해서 부팅 및 운용 될 수 있다.


위와 같은 형태의 장점은 각각의 Virtual Machine이 독자성을 갖는다는 점이다. 호환되는 장치들만 있으면 어떤 운영체제든 돌릴 수 있다(물론 Hypervisor마다 차이가 있긴 하지만) 그리고 각 Virtual Machine이 독립적으로 운용되기 때문에 보안이 뛰어나기도 하다.


하지만 단점은 너무 무겁다는 것이다. 대부분 하나의 애플리케이션을 구동하려고 클라우드 컴퓨팅을 사용하는데 이 하나의 애플리케이션을 돌리기 위해 필요한 자원과 절차가 너무 많이 필요하다. 커널 이미지도 필요하고 가상 장치들도 할당 받아야 하고 부팅도 해야하고... 애플리케이션을 실행 시켜야 하고... 이러다 보면 시간이 다간다.


이런 오버헤드에 대한 해결책으로 나온 기술이 Docker이다.




Docker는 컨테이너 기술(Container) 기반으로 나온 오픈소스 프로젝트인데 여기서 컨테이너라 함은 소프트웨어를 구동하기 위해 필요한 환경(파일, 변수, 라이브러리, 구성요소 등등)을 갖춘 틀을 말한다. 별도 OS니 가상장치 같은 불필요한 것들은 버리고 정말 필요한 것들만 담아 두었으니 빠르게 애플리케이션을 실행 할 수가 있다.



Docker엔진은 서버 호스트 운영체제 위에서 실행되며 애플리케이션 구동이 필요 할 때마다 필요한 자원들을 제공해서 쉽게 실행 될 수 있도록 한다. 별도 장치 생성과정이나 Guest OS 부팅 과정이 없기 때문에 매우 빠르게 실행 할 수 있다. 또한 가상 장치들을 관리하는 하이퍼바이저가 없기 때문에 메모리나 스토리지 측면에서 기존 가상화 기술보다 효율이 높고 설치하기도 쉽다(물론 Hypervisor 설치하는 것에 비해서 상대적으로 쉽다는 말이지 정말 쉬운건 아닌 것 같다)


단점은 보안이다. Host OS의 자원을 사용하는 형태이다 보니 Host OS랑 분리 되지 않았고 container레벨(Docker engine)에서 침입이 발생하면 전체 Application들이 피해를 볼 수 있는 문제가 발생한다. 이런 문제점을 막고자 아예 DockerEngine을 Host OS에서 실행하는게 아니라 Virtual Machine에서 실행시키는 방법이 있는데 이러면 보안 문제는 해결 되겠지만 Host OS 자원을 써서 효율이 좋았던 이득은 취할 수 없다는 아쉬움이 있다.


또 다른 단점은 모두 동일한 OS를 사용해야 한다는 것이다. 가상화 기반일 때는 어떤 OS든 돌릴 수 있었는데(물론 Hypervisor에 따라서 다르긴 하지만) Docker Engine을 사용할 때는 모든 Application이 Host OS를 공유하니, Host OS가 사용하는 운영체제와 동일해야 구동 할 수 있다.

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클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

컴퓨터공부/클라우드컴퓨팅 2017.02.25 12:58 Posted by 아는 개발자 아는 개발자

서버 장치와 인터넷의 성능이 급격히 발전하면서 모든 연산 작업을 사용자가 갖고 있는 단말기 내에서 처리할 필요 없이 인터넷을 이용해 제 3의 공간(서버, 클라우드)에서 처리 할 수 있게 되었다. 인터넷을 이용해 필요한 컴퓨팅 자원(서버, 스토리지, 애플리케이션, 서비스)을 어디서나 접근 및 이용 가능한 형태를 클라우드 컴퓨팅 서비스라고 한다.


개념적으로만 설명하면 어려우니 쉽게 예를 한 번 들어보자. 사용자 음성인식은 컴퓨팅 연산 작업과 데이터의 양이 많이 필요한 인공지능 서비스다. 입력된 목소리 값과 비교해야 할 기존 데이터 값도 많고 사용한 알고리즘도 단순한 작업들이 아니다. 비교 데이터 값을 모두 단말기 내에서 저장하기엔 용량이 부족하고 알고리즘 연산들을 모두 처리하기엔 하드웨어 성능이 딸린다. 또한 주기적으로 서비스를 업데이트 하려면 각 개개인의 단말기 별로 데이터 값을 바꿔줘야 하는 어려움이 있다.


차라리 사용자들이 자신의 목소리가 저장된 파일을 제 3의 공간에 전달하고 거기서 목소리를 인식 필요한 연산들을 모두 수행 한 후 사용자에게 결과 값을 전달 한다면? 단말기 내에서선 필요한 연산의 양이 적게 되고, 서버 내에서는 인식에 필요한 데이터 값과 알고리즘을 독자적으로 관리 할 수 있어서 간편하다. 클라우드 컴퓨팅은 고용량 데이터 처리 연산을 제 3의 공간에서 수행 할 수 있도록 지원하는 기술이다.


(S-Voice는 클라우드 서비스로 동작하고 있기 때문에 휴대폰 데이터와 wifi를 끄면 작동하지 않는다)


물론 클라우드 컴퓨팅의 형태가 항상 이런 모델만 갖는 것은 아니다. S-Voice는 클라우드 컴퓨팅 기술을 이용해 소프트웨어를 제공하는(Saas) 서비스 모델이다. 각 사용의 목적에 따라서 크게 세가지 사용 모델이 존재한다.

  1. 서비스로서의 인프라스트럭처(IaaS): 가장 기본적인 형태의 클라우드 모델이다. 서버 하드웨어 전체를 하이퍼바이저(Xen, VMware, KVM등등)을 이용해 가상화해 사용자가 필요 할 때 마다 가상머신을 생성해 제공하는 형태이다. 여기서 만들어진 가상 머신은 하드웨어가 장착된 컴퓨터라 봐도 무방하며 로컬 환경에서 만든 작업물을 곧장 적용 할 수 있다. 이런 서비스 모델은 사용자 입장에서 경제적으로 매우 유용한데 별달리 장비를 살 필요가 없을 뿐더러 가상 머신의 하드웨어를 성능을 조정 할 수 있는 하이퍼바이저 덕분에 자신이 원하는 만큼 컴퓨팅 파워을 유동적으로 조정 할 수도 있다. AWS에서 제공하는 EC2가 가장 대표적인 예이다.

  2. 서비스로서의 플랫폼(PaaS): IaaS에서 쌩 운영체제를 제공했다면 PaaS에서는 여기에 프로그래밍 언어 실행 환경, 데이터베이스, 웹서버 같은 기능들을 넣어서 사용자들이 개발 할 수 있는 환경을 제공한다. 응용프로그램 개발자들은 별 다른 어려움 없이 소프트웨어 솔루션을 클라우드에 포팅 할 수 있다. 대표적으로 구글 APP 엔진, Heroku가 있다.

  3. 서비스로서의 소프트웨어(SaaS): IaaS와 PaaS처럼 개발 할 수 있는 환경을 제공하는 것이 아니고 단순히 서비스를 제공하는 형태이다. 대표적인 예로는 네이버 N드라이브나 구글 문서 같은 것이 있다. 특별히 단말기에 애플리케이션이나 장치를 설치하지 않아도 인터넷을 이용해 언제든지 접근 할 수 있다.

사용자가 따로 장비를 구매하고 설치하지 않아도 바로 사용 할 수 있고 게다가 컴퓨팅 파워를 자유 자재로 조정 할 수 있어 이상적인 기술 인 것은 맞다. 하지만 모든 자원들을 나의 로컬에서 관리하지 않고 다른 기업이 제공하는 서버에서 관리하기 때문에 보안의 위험이 있다. 실제로 미국의 한 연예인이 구글 클라우드에 자신의 누드 사진을 올렸다가 해킹으로 노출 되기도 했고(그래도 구글인데!), 드롭박스는 2014년에 침입으로 7,000,000건의 암호를 도난당하기도 햇다는 것을 보면 클라우드 환경에서 보안 사고들이 심심치 않게 터지고 있는 건 분명 한 것 같다. 별다른 보안 사고가 없더라도 호스팅으로 사용하고 있는 기업이 갑자기 망하거나 서비스를 중지해버리면 그동안 클라우드에 쌓아둔 데이터들은 어떻게 처리 될 지 사용자로서는 난감한 상황이다.

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