클라우드 컴퓨팅의 발전과 함께 FaaS(Functions as a Service)는 서버리스 아키텍처의 중요한 요소중 하나로 자리 잡고 있습니다. FaaS는 서버 설정이나 인프라 관리 없이 이벤트 기반 코드를 실행할 수 있어, 개발 생산성을 높이는 동시에 비즈니스 민첩성을 강화하는데 기여합니다. 이에 따라 다양한 산업에서 FaaS의 활용이 점차 확산되고 있으며, 많은 기업이 이를 통해 더욱 유연하고 효율적인 애플리케이션 환경을 구축하고 있습니다.
1. FaaS의 개념과 작동 원리
FaaS는 이름 그대로 ‘기능(Function)’을 서비스로 제공하는 모델입니다. 사용자는 함수 단위로 코드를 작성하면, 특정 이벤트가 발생할 때마다 정의된 함수를 자동으로 실행하여 필요한 작업을 처리할 수 있습니다. 개발자는 서버 관리나 인프라 설정이 필요하지 않으며, 오직 애플리케이션 로직에만 집중할 수 있습니다.
작동 방식은 아래와 같습니다.
코드 작성 및 배포
개발자는 특정 이벤트나 조건에 반응하는 코드를 함수 단위로 작성합니다. 이 함수는 애플리케이션의 특정 작업을 수행하며, 클라우드 플랫폼 또는 온프레미스 환경의 FaaS 솔루션에 배포됩니다. 배포된 함수는 HTTP 요청, 데이터베이스 변경, 파일 업로드 등 다양한 이벤트에 따라 실행될 수 있도록 설정됩니다.
트리거 설정 및 확장, 리소스 관리
FaaS 솔루션은 설정된 이벤트를 감지하고, 이벤트 발생 시 해당 함수를 자동으로 실행합니다. 이때 솔루션은 함수 실행에 필요한 리소스를 할당하고, 트래픽 증가나 부하 변화에 따라 자동으로 확장하여 필요한 만큼의 자원을 동적으로 관리합니다. 이러한 원리는 클라우드 기반, 온프레미스, 하이브리드 환경 모두에서 동일하게 적용될 수 있어, 개발자가 인프라 설정이나 확장에 신경 쓰지 않고 코드 작성에만 집중할 수 있도록 합니다.
2. FaaS 주요 장단점 및 해결 방안
FaaS 장점
자원 효율성
이벤트가 발생할 때만 함수를 실행하여 불필요한 리소스 사용을 최소화합니다. 클라우드 환경에서는 ‘사용한 만큼만 비용을 지불하는(pay-per-use)’ 방식으로 운영되어 비용 효율성 또한 높일 수 있습니다. 이러한 방식은 트래픽 변동이 심한 애플리케이션에서도 유연하게 자원을 관리할 수 있도록 합니다.
개발 생산성 향상
서버 관리와 인프라 설정을 최소화하여 개발자가 코드 작성과 로직 구현에만 집중할 수 있습니다. 이를 통해 개발 주기가 단축되고 애플리케이션 출시 속도를 빠르게 단축할 수 있습니다.
자동 확장(Scaling)
FaaS는 트래픽 변화에 따라 자동으로 확장되며, 트래픽이 급증할 경우 더 많은 인스턴스가 생성되어 여러 함수가 동시에 병렬로 실행됩니다. 이를 통해 개발자는 별도의 확장 설정 없이 유연하고 효율적으로 애플리케이션을 운영할 수 있습니다.
유연한 기능 관리
FaaS의 코드 구조는 함수 단위로 관리되므로, 독립적으로 개별 기능을 업데이트하거나 변경할 수 있어 애플리케이션의 유지보수 및 확장에 유리합니다.
FaaS 단점과 해결 방안
FaaS 기술 역시 단점과 해결해야 할 과제가 있습니다. 이를 사전에 인지하고 대비하는 것이 중요합니다.
콜드 스타트(Cold Start)
함수가 오랫동안 호출되지 않으면, 다시 실행할 때 초기화 과정에서 지연 시간이 발생할 수 있습니다. 이를 줄이기 위해서는 함수가 준비 상태를 유지할 수 있는 옵션을 제공하거나, 캐시를 사용해 자주 호출되는 함수를 최적화할 수 있습니다.
무상태(Stateless) 아키텍처
FaaS의 무상태(stateless) 아키텍처는 각 함수가 독립적으로 실행되며 종료 시 상태를 유지하지 않기 때문에, 함수 간의 데이터 공유가 어렵고 지속적인 상태 관리가 필요한 애플리케이션에 부적합할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 외부 데이터베이스나 스토리지를 사용해 상태를 저장하고 참조해야 하지만, 이는 애플리케이션 설계를 복잡하게 만들고 추가적인 비용을 발생시킬 수 있습니다. 또한, 외부 시스템과의 통합으로 인한 네트워크 지연과 API 호출은 성능 저하의 원인이 될 수 있습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 상태 정보를 외부 시스템에 효율적으로 저장하는 전략을 설계하거나, FaaS 환경과 잘 호환되는 데이터베이스를 선택하는 것이 중요합니다.
벤더 종속성(Vendor Lock-in)
특정 클라우드 제공자(CSP)에 종속되는 것은 클라우드 기반 FaaS 솔루션의 단점이지만, 오픈 소스 솔루션을 사용하더라도 특정 기술에 종속될 수 있습니다. 이를 해결하기 위해, 멀티 클라우드 또는 하이브리드 전략을 도입하거나 오픈 소스 솔루션, 상용솔루션을 통해 클라우드와 온프레미스 모두에서 일관되게 FaaS를 운영할 수 있는 환경을 구성하는 방법이 있습니다.
FaaS는 높은 개발 생산성과 유연성을 제공하는 서버리스 아키텍처의 필수 기술입니다. 다양한 장점에도 불구하고 콜드 스타트, 상태 관리, 벤더 종속성과 같은 단점 또한 존재합니다. FaaS 기술의 장점과 단점을 바탕으로 이해하고 이를 대비하는 것이 효과적으로 활용하는 데 중요합니다.
3. FaaS의 활용 예시
FaaS 다양한 분야에서 이벤트 기반 애플리케이션과 실시간 데이터 처리 시스템에 적합하게 활용되고 있습니다.
결제 처리 기능
결제 요청 시, FaaS는 함수를 호출해 카드 정보와 사용자 데이터를 실시간으로 검증하고 결제 게이트웨이와 연동합니다. 트래픽이 급증 시 자동으로 확장해 병렬로 처리하며, 요청이 없을 때는 자원을 해제해 비용을 절감합니다. 이를 통해 다양한 결제 옵션을 추가하고 시스템의 효율성을 높일 수 있습니다.
사용자 인증 기능
로그인, 결제 등의 보안 작업 시 FaaS는 사용자 정보를 실시간으로 대조해 인증합니다. 이 과정에서 실시간으로 API와 통신해 빠르게 응답하며, 트래픽이 증가해도 자동으로 확장되어 다수의 요청을 동시에 처리하여 성능을 안정적으로 유지하고, 자원을 효율적으로 관리합니다.
AI 모델 배포 기능
예측 작업이 필요할 때마다 머신러닝 모델을 호출해 실시간 데이터를 처리합니다. 요청이 많을 때는 자동 확장해 여러 작업을 동시에 처리하며, GPU 자원을 필요할 때만 사용해 비용을 절감하면서도 고성능 예측을 유지할 수 있습니다.
이미지 처리 기능
이미지 크기 조정, 포맷 변환, 워터마크 추가 등과 같은 이미지 작업을 자동으로 처리합니다. 대용량 이미지가 업로드되면 FaaS는 정의된 크기로 변환하고 저장하며, 여러 이미지가 동시에 처리되더라도 자동 확장을 통해 신속하게 작업을 완료합니다.
4. FaaS 주요 솔루션 비교
클라우드 기반 서비스
클라우드 기반 FaaS는 AWS, Microsoft Azure, Google Cloud 등 주요 클라우드 제공업체(CSP)가 제공하는 관리형 서버리스 플랫폼입니다. 개발자가 인프라 설정과 유지보수에 대한 부담 없이 코드 작성과 배포에 집중할 수 있도록 설계되었습니다. AWS Lambda, Microsoft Azure Functions, Google Cloud Functions 등에서는 사전 구성된 템플릿과 코드 예제를 제공하여, 빠르게 개발을 시작할 수 있도록 지원합니다. 그러나 클라우드 벤더에 의존하는 구조로 인해 벤더 종속성(vendor lock-in) 문제와 장기적인 비용 관리에 주의가 필요합니다.
각 주요 서비스들과 특징들을 다음과 같습니다.
AWS Lambda
AWS Lambda는 최초 FaaS 서비스로, 다양한 AWS 서비스와의 통합이 최적화되어 있습니다. 또한, 글로벌 리전을 최다 보유하여 지연 시간(Latency)을 최소화할 수 있습니다.
Microsoft Azure Functions
Azure Functions는 Windows Server, Active Directory, Office 365 등 Microsoft 제품 및 서비스와의 원활한 통합으로 Microsoft 기술 스택을 사용하는 기업 환경에 적합합니다.
Google Cloud Functions
Google Cloud Functions는 AI 및 머신러닝 작업에 특화된 기능을 제공하며, BigQuery, Pub/Sub와 같은 분석 도구와의 통합을 제공합니다. 특히 실시간 데이터 처리와 분석이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
IBM Cloud Functions
Apache OpenWhisk 기반으로 구축된 IBM Cloud Functions는 멀티 클라우드 환경에 유연하게 적용할 수 있습니다. 여러 클라우드와의 호환성을 통해 복잡한 엔터프라이즈 워크로드에 적합합니다.
오픈소스 솔루션
오픈소스 FaaS 솔루션은 벤더 종속성을 최소화하고 자체 인프라 혹은 하이브리드 환경에서 유연하게 운영할 수 있습니다. 대부분의 오픈소스 FaaS는 쿠버네티스(Kubernetes)를 기반으로 동작하며, 자동 확장과 배포 기능을 통해 다양한 환경에서 서버리스 애플리케이션을 구현할 수 있습니다. 기업은 이러한 솔루션을 통해 자유로운 커스터마이징이 가능하지만, 인프라 관리와 확장성을 직접 설정해야 하며 초기 설치와 유지 관리에 더 많은 리소스가 필요할 수 있습니다. 또한, Kubernetes 운영 경험과 기술적 역량이 필수적입니다.
각 오픈소스 솔루션은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
Knative
Kubernetes와 통합된 서버리스 플랫폼으로 고급 트래픽 제어와 유연한 이벤트 처리를 통해 A/B테스트와 카나리 배포(Canary Deployment)를 제공합니다. 또한, 멀티 클라우드와 하이브리드 환경에서 일관된 애플리케이션 배포를 지원합니다.
Fission
함수 실행 속도를 높이기 위해 경량화된 런타임을 사용하며, 개발자가 Docker 이미지를 빌드하지 않아도 함수를 빠르게 배포할 수 있습니다. 이는 개발 초기에 신속한 배포가 필요한 경우 적합하며 콜드 스타트 지연을 줄이기 위한 미리 준비된 함수 기능을 제공합니다. 하지만 고도화된 트래픽 관리나 복잡한 배포가 필요한 환경에서는 제한적일 수 있습니다.
OpenFaaS
Kubernetes와 Docker를 기반으로 작동하며 다양한 프로그래밍 언어를 지원합니다. 또한, API 게이트웨이를 통해 타사 서비스와 쉽게 통합할 수 있으며, Prometheus와의 통합으로 모니터링과 자동 확장을 지원하여 복잡한 애플리케이션에서 유리하지만, 초기 설정이 다소 복잡할 수 있습니다.
Kubeless
Kubernetes-native 솔루션으로 Kubernetes API와 긴밀하게 통합되어 개발자가 Kubernetes 배포 환경에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 다른 솔루션에 비해 Eventing 기능이 부족하여 복잡한 이벤트 처리와 통합에는 제약이 따를 수 있습니다.
상용 솔루션
상용 솔루션은 사전 구성된 기능들이 포함되어 있어 개발자가 복잡한 설정이나 구성을 거치지 않고도 바로 사용할 수 있는 형태로 제공됩니다. 예를 들어, 세렝게티 Functions는 이러한 패키지형 AppDev FaaS 솔루션으로 일반적인 오픈소스 FaaS와 달리 사용자가 설치나 유지보수를 직접 관리할 필요가 없습니다. 필요한 기능들이 미리 통합되어 있어, 개발자는 쉽게 애플리케이션을 배포하고 실행할 수 있습니다. 또한, FaaS의 주요 이점인 리소스 효율성도 갖추고 있어, 함수가 호출될 때만 자원이 사용되고 사용되지 않을 때는 자동으로 해제되어 비용을 절감할 수 있습니다. 특히 세렝게티 Functions는 사용자 경험을 간소화하고, 빠른 도입을 지원하는 패키지형 상용 솔루션으로, 복잡한 인프라 관리 없이도 손쉽게 서버리스 환경을 구축할 수 있는 것이 강점입니다.
FaaS는 서버/인프라 관리 없이도 특정 기능을 필요할 때마다 유연하게 실행할 수 있는 서버리스 컴퓨팅의 주목 받는 기술 중 하나입니다. 클라우드 기반 서비스를 통해 개발자는 인프라 걱정 없이 애플리케이션을 구축하고, 자동 확장 기능으로 트래픽 변화에도 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다. 반면, 오픈소스 FaaS 솔루션은 자율적으로 커스터마이징이 가능하여 자체 인프라나 하이브리드 환경에서 독립적인 서버리스 운영을 원하는 기업에게 적합합니다. 또한, 상용 솔루션은 빠른 도입과 맞춤형 지원을 제공하여 기업의 기술적 관리 부담을 최소화하면서도 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 기업은 이처럼 각자의 비즈니스 환경과 목표에 맞춰 FaaS를 효과적으로 도입할 수 있습니다.