게임을 위한 최적의 AWS DB 서비스 소개 Dynamo DB, Aurora - 이종립 / Principle Enterprise Evangelist @베스핀글로벌

게임을 위한 최적의 AWS DB 서비스 소개 - DynamoDB, Aurora
2019.11.27
이종립 / Principle Enterprise Evangelist @베스핀글로벌

Copyright © 2019 BESPIN GLOBAL, Inc. All rights reserved
http://www.bespinglobal.com
2
DB 전쟁
지난 분기에만도 Oracle에 5천
만불을 썼고, AWS는 Oracle만큼
의 성능을 갖는 DB 기술이 없어
By Larry Ellison / Oracle CEO
2020년 초까지
Oracle 다 뺄거야 !
By Jeff Bezos / Amazon CEO
굿바이 Oracle,
이제 다 빼냈어
By Werner Vogels / Amazon CTO

3
아마존 소비자 비즈니스에서 모든 레
거시 데이터베이스 이전이 완료되었으
며, 마지막 Oracle 데이터베이스를 종
료했습니다
약 7,500 개의 Oracle 데이터베이스에
저장된 75 페타 바이트의 내부 데이터
를 Amazon DynamoDB, Amazon
Aurora, Amazon Relational
Database Service (RDS), Amazon
Redshift를 포함한 여러 AWS 데이터
베이스 서비스로 마이그레이션 했습니
다.
2019. 10

4
데이터에 대한 고민 및 이번 세션의 주제
DB는 어떻게
선택하지?
AI/ML은 어떻게
적용하지?
DR은 어떻게
구축하지?
데이터 분석은
어떻게 해야하지?
고성능, 고가용성의
AWS DBMS 선택

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TODAY’S QUEST
• 게임 아키텍처의 현실과 고민
• 관계형 DB Amazon Aurora 소개 및 데모
• No-SQL DB Amazon DynamoDB 소개 및 데모

6
이상적인 게임 아키텍처
전 세계 모든 게이머들이
함께 플레이할 수 있는 게임
게이머가 하고 싶을 때
언제든지 할 수 있는 게임
• 모든 지역의 사용자 게임
응답 지연 최소화
• 초대형 (원)월드 지원 /
사용자통합
• 장애가 없는 게임 또는
게이머가 장애를 인지할
수 없는 게임
• 장애가 신속하게 자동
복구되는 게임

7
하지만 현실을 들여 보면 … (1)
지역 분산에 의한 지연 증가
✓ 지역별 분산 게임 서비스 배포로 해결
→ 그러나, 분산된 데이터 동기화 통합 관리의 어려움

8
7
Game Clients
Data
Server
Realm N
Database
World
Server
Data
Server
Realm 2
Database
World
Server
Data
Server
Realm 1
Database
World
Server
Game Clients
Data
Server
Realm 1
World
Server
Data
Server
Realm 2
World
Server
Data
Server
Realm N
World
Server
주서버
보조서버
관계형 DB의 Scale-up 성능 한계로 초대규모 월드 구현 한계
✓ 작은 규모의 월드로 분산 방법 선택
→ 대규모 월드에 비해 게이머들의 흥미 및 몰입도 저하
✓ 데이터 샤딩을 통한 데이터 부하 분산 선택 → 게임 백엔드 로직의 복잡성 증대

9
형님 통성명 좀 …
관계형
• Relational DBMS
관리형
• Managed Service

10
7
관계형 DB의 가용성 유지 및 빠른 장애 처리의 어려움
✓ 작은 규모의 월드/서버 팜을 지원하기 위한 다수의 DB 사용
✓ 데이터 샤딩으로 DB 인스턴스 개수 증대
→ 관계형 DB의 장애 시, 복구 시간 지연으로 게이머 이탈 가능성 증가

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이상적인 게임 아키텍처를 위한 AWS DB 서비스 소개
Amazon Aurora
Amazon DynamoDB
Amazon DynamoDB
Accelerator (DAX)
• Amazon DynamoDB
➢ 무제한의 용량 및 성능
➢ 최고 수준의 가용성을 제공하는 NoSQL DB
➢ Global Table 기능으로 여러 리전 데이터의 자동 동기화
➢ DAX를 활용하면 좀 더 빠른 응답 속도 제공
• Amazon Aurora
➢ 멀티마스터 기능으로 스케일 아웃 성능 확장
➢ 클라우드에 최적화된 고가용성 관리형 DBMS
➢ 멀티마스터 기능으로 장애인지를 최소화

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게임에서의 DB : NoSQL vs SQL ?
10ms 이하의 지연 속도로 초당 수만 건
이상의 데이터 쓰기가 필요한 경우
잦은 스키마 변경으로 데이터 스키마
관리가 어려운 경우
사용 예
▪ 게임 사용자 프로파일 데이터
▪ 게임 사용자 게임 상태 데이터
▪ 게임 세션 정보 데이터
▪ 테이블 구조화하기 어려운 사용자
게임이의 이력 데이터(JSON 등의 구조)
NoSQL
강력한 트랜잭션 처리가 요구되
는 경우
다양한 조건의 SQL Query 문
이 필요한 경우
사용 예
▪ 게임사용자재화(currency)정보
SQL

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게임에서의 DB : NoSQL + SQL !
• 어떤 솔루션도 만능 해결책은 되지 않습니다.
• NoSQL과 SQL의 장단점을 세밀하게 파악하고, 게임 데이터의 사용
특성을 파악하여 선택하여야 합니다.
• 과거 수행했던(또는 미래에 수행할) 데이터 쿼리를 NoSQL에서도
수행할 수 있습니까?
• 데이터 쿼리를 NoSQL에 적합하게 수정할 수 있습니까?
• 데이터의 성격에 따른 혼합형 DBMS 전략
• 비 트랜잭션 성격의 데이터 및 간단한 쿼리 데이터는 NoSQL로
• NoSQL로 데이터 업데이트나 쿼리가 효율적이지 않은 데이터는 SQL로
기존DB 사용에 대한 심층
조사에서 약70%의 쿼리는
하나의 열(row)을 가져오고
약20%의 쿼리는 하나의 테
이블에서 다수의 열을 가져
오는 단순 Key-value 수준임
을 확인 하였다.
Werner Vogels
CTO, Amazon

15
Amazon Aurora
Amazon DynamoDB
Amazon DynamoDB
Accelerator (DAX)
• Amazon DynamoDB
• Amazon Aurora

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오픈 소스 기반의 DB와 상용 DB의 사용 트랜드

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클라우드에 최적화된 관계형 데이터베이스
R하이엔드 상용데이터 베이스의 성능과 가용성
R오픈소스 데이터베이스의 비용 효율성과 간단함
RMySQL, PostgreSQL와의 호환성
RPay as you go 가격정책
관리형 서비스로 제공

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Aurora 사용 고객
Aurora is used by:
2/3 of top 100 AWS customers
8 of top 10 gaming customers
AWS 역사상 가장 빠르게 성장하는 서비스

19
잠깐 정리
Amazon RDS 데이터베이스 엔진
MySQL 호환 버전
PostgreSQL 호환 버전

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게임 개발자가 Amazon Aurora를 선호하는 이유
① MySQL과의 호환성
② 스토리지 용량 산정 필요 없음
③ 쓰기 영향을 줄여주는 지연 적은 읽기 복제본
④ 관리형 서비스
⑤ 기존 오픈 소스 데이터베이스 대비 몇 배의 성능 향상
⑥ AWS가 적극적으로 투자하리라는 기대감

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Aurora MySQL 호환
• 고사양 상업용 데이터베이스의 속도 및 안정성
→ MySQL 대비 최대 5배 뛰어난 처리량
• 오픈 소스 데이터베이스의 간편성 및 비용 효율성
→ 상용 DB 대비 1/10 수준의 비용
• 새로 배포하는 MySQL이든, 혹은 기존에 배포한 MySQL이든 상관없이
Aurora MySQL은 MySQL을 즉시 대체 가능
→ 9.6.x, 9.7.x
• 설치, 조작 및 조정이 간편하고 비용 효율적이기 때문에 비즈니스와
애플리케이션에 더욱 많은 시간을 투자할 수 있습니다.
→ 관리형 서비스로 Aurora Serverless 구성도 가능

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DB 스토리지 용량은 얼마가 적당할까 ?
• 솔리드 스테이트 디스크(SSD) 드라이브를
사용하는 단일 가상 볼륨인 클러스터
볼륨에 저장
• 클러스터 볼륨은 동일한 리전에 속한 다중
가용 영역의 총 6개 데이터 사본으로 구성
• 데이터베이스의 데이터 용량이 늘어날수록
Aurora 클러스터 볼륨도 자동 확장
• 요금은 Aurora 클러스터 볼륨에서 사용한
공간(GB)에 대해서만 청구됩니다.
미리 산정할 필요가 없음

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읽기 성능이 떨어지면 ? 자동으로 읽기 복제본이 증가
• 최대 15개 읽기 복제본을 여러 가용영역에 구성 가능
• 일반적으로 10ms 이내의 지연 시간으로 리두로그 기반 복제
• 로드 밸런싱과 auto-scaling 을 지원하는 읽기 엔드 포인트
• 프로덕션 게임서버 DB에 영향을 주지 않고 대규모 게임 DB 조회 및 분석 가능

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관리형 서비스(Managed Service)의 편리성
DB 관리가 아닌 게임 서비스 관리에 더 집중할 수 있도록 아마존이 구성 및 관리를
대신 해주는 서비스

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오픈 소스 기반 MySQL 대비 성능 향상
동일 사양의 Aurora MySQL은 RDS MySQL 대비 최대 5배의 트랜잭션 처리

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Multi-Master(다수의 Writer 가능)
여러 데이터 센터에 걸쳐, 읽기 및 쓰기 확장 가능한 첫 번째 관계형 DB서비스

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기존의 일반적인 대규모 게임 DB 구현 아키텍처
• 데이터베이스 성능의 한계로 월드 단위로
구분하고 동시 접근 사용자 수를 제한
• 분산된 정보를 통합 관리하기 위한 Linked server
기능 사용
• 아키텍처 단점
✓ 많은 수의 DB 인스턴스 및 그에 따른 관리 및
장애 증가
✓ Linked Server의 성능 제약 및 DB 장애로
인한 서비스 장애 범위 광대
✓ Sharding 추가 구현 시,게임 애플리케이션의
구현 난이도 증가

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Aurora Multi Master를 이용한 대규모 게임 아키텍처
• Aurora 클러스터는 인스턴스 간에 데이터
스토리지 공유
• 멀티마스터는 기본적으로 스케일-아웃 시
나리오 제공
• Linked Server 기능 사용이 필요 없거나
최소화
• 마스터 중의 하나의 인스턴스 장애 발생
하는 경우, 인스턴스 자동 복구 전까지 다
른 마스터 또는 예비 노드에 재 연결하여
바로 게임 서비스 재개

29
Demo - Aurora
1. Aurora MySQL Cluster 만들기(Singapore Region)
- https://amzn.to/373CYjo
2. Aurora MYSQL의 다양한 기능(N Virginia Region)
- Multi Master, Regional/Global, Serverless
3. Backup / Restore 등 Aurora Cluster 관리 (Optional)
- https://amzn.to/2CJYR9u

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Amazon Aurora
Amazon DynamoDB
Amazon DynamoDB
Accelerator (DAX)
• Amazon DynamoDB
• Amazon Aurora

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Amazon DynamoDB 소개
어떤 규모에서든 빠르고 유연한 NoSQL 데이터베이스 서비스
빠르고 일정한 성능높은 확장성 완전 관리형 서비스 높은 신뢰성
초당 수 백만 개 요청 처리
수 백 TB 용량 자동 확장
10ms 미만의 지연시간 보장
DAX로 micro초로 감소
자동 프로비저닝 및
인프라 관리
리전 내 여러 AZ로
데이터 동기화,
세분화된 접근제어

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게임 분야 사용 사례

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어떤 규모의 요청에도 일관된 응답 성능
Amazon DynamoDB는 알렉사, Amazon.com 사이트, 아마존 주문 처리 센터(fulfillment center)
로부터의 초당 최대 1,290만 요청을 처리하고 있습니다.

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Auto Scaling을 통한 비용 최적화
처리 용량은 게임의 실제 요청 수에 따라 자동 조정되어 성능과 비용 효율성을 제공
실제 소비된 용량과 Provisioning된 용량
쿼리 실행 시 Latency

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더 빠른 성능을 더 낮은 비용으로 보완
DynamoDB 전용 가속 서비스 (DAX – DynamoDB Accelerator)

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DAX 적용을 통한 지연시간 단축

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DAX ? ElastiCache ?
비교항목 DAX ElastiCache
캐시 적용 대상 DynamoDB에 특화 모든 종류의 DBMS에 적용 가능
캐시 메모리 최대크기 488 GiB 6+ TiB
지원 명령어 Get, Put, Update, Delete, Query,
Scan
200+ 이상의 커맨드
지원 데이터 타입 DynamoDB 지원 데이터 타입 DynamoDB 지원 데이터 타입+ (Sets,
Sorted Sets, Hashes, Bit Arrays,
HyperLogLogs)
지원되는 Eviction
정책
Time-to-Live Cache (TTL), Least
Recently Used (LRU), Write-Through
Eviction
No Eviction, allkeys-lru, volatile-lru,
allkeys-random, volatile-random,
volatile-ttl
결론 • 빠르게 DynamoDB의 성능을
극대화하려는 고객
• 읽기가 특정 파티션에 편중되어
있는 고객
• 캐시 메모리가 488GiB 이상 필요한 고객
• Redis나 Memcached에 익숙하며 캐시
최적화를 극대화하려는 고객

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적응형(Adaptive) 자동 버스팅 옵션
현실 속에서는 파티션 분산이 항상 균등하지는 않음 → 성능 문제 야기될 수 있음
✓과거 5분 동안 사용되지 않은 용량을 이용한 버스팅 지원
✓다른 파티션에서 사용되지 않는 용량을 필요한 파티션에서 사용

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고가용성 및 고신뢰성
• SPOF(Single Point of Failure)가
존재하지 않는 구조
• 데이터는 3개의 AZ에 저장되기 때문에
신뢰성이 높음
• 스토리지는 필요에 따라 자동으로
파티션 됨
A Decade of Dynamo: Powering the next
wave of high-performance, internet-scale
applications
By Werner Vogels on 02 October 2017
Amazon.com 사이트에서 사용하던 내부서비스를
기반으로 2012년 1월 DynamoDB 서비스를 시작하
면서 미션 크리티컬 업무에 필요한 보안, 가용성,
관리성을 제공하고자 했고, 그동안의 실사용 고객
을 통해서 입증되었다.
•고신뢰성 및 고가용성– DynamoDB는 고신뢰성을
제공하고 서버장애, 랙장애, 심지어 AZ장애에서도
99.99%의 가용성을 유지하였다. DynamoDB 자동
으로 데이터를 정상적인 서버로 재배포하여 항상
다수의 복제본을 유지한다.

41
온디맨드 & 지속적 백업 제공 최초의 NoSQL DB

42
Stream 기능을 통한 타 서비스와 손쉬운 연계
• DynamoDB 테이블에 저장된 항목이
변경되는 경우, 대다수의 애플리케이
션에서는 해당 변경 사항을 캡처하는
기능을 사용 가능
• DynamoDB 스트림은 어떤 DynamoDB
테이블이든 시간 순서에 따라 항목 변
경 사항이 있으면 이 정보를 수집하여
최대 24시간 동안 로그에 저장합니다.
• 테이블에서 스트림을 활성화하면
DynamoDB가 테이블의 데이터 항목에
발생한 모든 변경 정보를 캡처합니다.

43
DynamoDB 글로벌 테이블
전세계 사용자들이 동일한 빠른 지연 속도로 동일한 데이터를 접근
멀티마스터 복제방식으로 로컬에서 읽고 쓰는 데
이터는 글로벌테이블 멤버인 전세계 테이블에 복
제됩니다.
전세계에 분산된 어플리케이션은 글로벌테이블 멤
버인 로컬테이블에 기존과 동일한 수ms의 읽기/
쓰기를 수행할 수 있습니다.
데이터 복제가 필요한 리전을 선택하기만 하면 됩
니다. 애플리케이션은 로컬테이블로 전역 테이블
에 액세스합니다.
리전의 장애 발생할 경우, 애플리케이션은 다른 리
전의 테이블을 사용하여 전과 동일한 읽기/쓰기
작업을 수행할 수 있습니다.

44
손쉬운 글로벌 테이블 생성
• DynamoDB 스트리밍 기술에 기반한 다수의
리전간 테이블 동기화 기능
• 모든 아이템에 updatetime, updateregion
속성을 추가하여 언제 어느 지역에서
추가/변경 내역인지 확인 가능
• 글로벌 테이블의 동기화는 최종 쓰기 성공에
의한 결과적 동기화 지원
• Auto Scaling 활성화 및 동일 구성을
권고(콘솔 사용시, 기본으로 자동 활성화)
• 복제 지연 시간/복제 대기 건수 모니터링

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글로벌 테이블을 이용한 글로벌 실시간 리더보드 예시
구성 및 동작 순서
1. 글로벌 테이블 생성
2. 지역별 GSI(Global Secondary Index)
생성
3. 개별 지역 게임 서버는 로컬 테이블에
사용자 기록 빠르게 저장
4. 개별 지역 사용자 기록은 전세계에
자동 복제
5. 글로벌 테이블의 변경 내역은 로컬
GSI에 업데이트
6. 개별 지역 게임 서버는 사용자에게
빠르게 실시간 게임 순위를 게시

46
게임 분야에서의 활용
게임 분야의 기업은 게임 상태, 플레이어 데이터, 세션
기록, 순위표를 비롯하여 게임 플랫폼의 모든 기능에
DynamoDB를 사용합니다. 이들 기업이 DynamoDB에
서 얻는 주요 이점은 10밀리초 미만의 짧은 지연 시간
을 일관되게 유지하면서 수백만의 동시 사용자 및 요
청으로 안정적으로 확장할 수 있는 역량입니다. 또한,
완전관리형 서비스인 DynamoDB에는 운영 오버헤드
가 없으므로 게임 개발자는 데이터베이스 관리가 아
니라 게임 개발에 집중할 수 있습니다. 게임 개발자가
단일 AWS 리전에서 다중 AWS 리전으로 확장하려는
경향이 강해짐에 따라 DynamoDB 글로벌 테이블을
사용하여 다중 리전의 액티브-액티브 데이터 복제를
수행할 수 있습니다.
일반 사용 사례:
• 게임 상태
• 플레이어 데이터 스토어
• 플레이어 세션 기록 데이터
스토어
• 순위표
https://youtu.be/7II4Q0jXeIs

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Amazon DynamoDB - Demo
1. [사전 준비] AWS CLI 설치 및 Configuration
2. DynamoDB Table 생성( Web Console / CLI ) 및 쿼리
- https://amzn.to/35GBzy1, Music2 table(P:Artist, S:SongTitle)
3. Global Table을 이용해 리전간 실시간 데이터 복제
4. 코드 수정 필요 없이 DAX를 사용해 더욱 빠르게
5. 참고: 게임 어플리케이션을 위한 DynamoDB 데이터 모델링 실습
- https://amzn.to/2rITt4q (120분)

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EC2와 함께 데이터베이스를 운영(IaaS) → 관리형 데이터베이스 활용(PaaS)
Power, HVAC, net
Rack & stack
Server 관리
OS patches
DB s/w patches
Database backups
Scaling
High availability
DB s/w installs
OS installation
you
App optimization
Power, HVAC, net
Rack & stack
Server 관리
OS patches
DB s/w patches
Database backups
App optimization
High availability
DB s/w installs
OS installation
Scaling
Reduce
✓ Effort
✓ Risk
✓ Cost
you

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