Serverless Framework: AWS Lambda 기반 백엔드 개발 🚀

현대 웹 개발의 트렌드는 빠르게 변화하고 있습니다. 특히 클라우드 컴퓨팅과 서버리스 아키텍처의 등장으로 백엔드 개발 방식에 큰 변화가 일어났죠. 이 중에서도 AWS Lambda와 Serverless Framework의 조합은 개발자들 사이에서 큰 주목을 받고 있습니다. 🌟

이 글에서는 Serverless Framework를 활용한 AWS Lambda 기반의 백엔드 개발에 대해 심도 있게 다루겠습니다. 초보자부터 경험 많은 개발자까지, 모두가 이해하고 적용할 수 있는 실용적이고 전문적인 내용으로 구성했습니다.

서버리스 아키텍처의 개념부터 시작해 Serverless Framework의 설치 및 구성, AWS Lambda 함수 작성, API Gateway 연동, 데이터베이스 통합, 보안 설정, 모니터링 및 로깅, 그리고 실제 프로덕션 환경에서의 배포와 운영까지 모든 과정을 상세히 살펴볼 예정입니다.

더불어, 실제 프로젝트에서 발생할 수 있는 다양한 시나리오와 문제 해결 방법, 최적화 기법 등도 함께 다룰 것입니다. 이를 통해 여러분은 단순히 기술을 배우는 것을 넘어, 실제 업무에서 바로 적용할 수 있는 실질적인 지식과 노하우를 얻게 될 것입니다.

특히, 재능넷과 같은 플랫폼에서 활동하는 프리랜서 개발자들에게 이 지식은 매우 유용할 것입니다. 서버리스 아키텍처를 활용하면 초기 인프라 구축 비용을 크게 줄일 수 있어, 소규모 프로젝트나 스타트업에 특히 적합하기 때문이죠.

자, 그럼 이제 서버리스의 세계로 깊이 들어가 봅시다! 🎢

1. 서버리스 아키텍처 개요 🏗️

서버리스 아키텍처는 클라우드 컴퓨팅의 진화된 형태로, 개발자가 서버 인프라를 직접 관리하지 않고도 애플리케이션을 구축하고 실행할 수 있게 해주는 모델입니다. 이는 '서버가 없다'는 뜻이 아니라, 서버 관리의 복잡성을 클라우드 제공업체가 대신 처리해준다는 의미입니다.

1.1 서버리스의 핵심 개념

함수 as a Service (FaaS): 애플리케이션 로직을 작은 함수 단위로 쪼개어 실행합니다.
이벤트 중심 아키텍처: 특정 이벤트가 발생했을 때만 함수가 실행됩니다.
자동 스케일링: 트래픽에 따라 자동으로 리소스를 확장하거나 축소합니다.
종량제 과금: 실제 사용한 컴퓨팅 리소스에 대해서만 비용을 지불합니다.

1.2 서버리스의 장단점

서버리스 아키텍처는 많은 이점을 제공하지만, 동시에 몇 가지 단점도 가지고 있습니다. 이를 정확히 이해하는 것이 중요합니다.

장점 👍

인프라 관리 부담 감소
빠른 개발 및 배포
자동 스케일링
비용 효율성
높은 가용성

단점 👎

콜드 스타트 지연
장기 실행 프로세스에 부적합
벤더 종속성
디버깅의 어려움
제한된 리소스 및 실행 시간

1.3 AWS Lambda와 Serverless Framework

AWS Lambda는 Amazon Web Services에서 제공하는 서버리스 컴퓨팅 서비스입니다. 개발자는 Lambda를 통해 코드를 실행할 수 있으며, 인프라 관리에 대한 걱정 없이 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.

Serverless Framework는 서버리스 애플리케이션을 쉽게 개발, 배포, 관리할 수 있게 해주는 오픈소스 도구입니다. AWS Lambda뿐만 아니라 다양한 클라우드 제공업체의 서버리스 서비스를 지원합니다.

이 두 기술의 조합은 강력한 서버리스 백엔드 개발 환경을 제공합니다. AWS Lambda의 안정성과 확장성, Serverless Framework의 개발 편의성이 만나 개발자들에게 최적의 개발 경험을 선사합니다.

다음 섹션에서는 Serverless Framework의 설치와 기본 구성에 대해 자세히 알아보겠습니다. 이를 통해 여러분은 서버리스 개발을 위한 첫 걸음을 내딛게 될 것입니다. 🚶‍♂️

2. Serverless Framework 설치 및 구성 🛠️

Serverless Framework는 서버리스 애플리케이션의 개발, 테스트, 배포를 간소화하는 강력한 도구입니다. 이 섹션에서는 Serverless Framework를 설치하고 기본적인 구성을 설정하는 방법을 상세히 알아보겠습니다.

2.1 Serverless Framework 설치

Serverless Framework는 Node.js 환경에서 실행되므로, 먼저 Node.js와 npm(Node Package Manager)이 설치되어 있어야 합니다. 이미 설치되어 있다면, 다음 단계로 넘어가셔도 좋습니다.

Serverless Framework를 전역으로 설치하려면 다음 명령어를 터미널에서 실행합니다:

npm install -g serverless

설치가 완료되면, 다음 명령어로 설치된 버전을 확인할 수 있습니다:

serverless --version

2.2 AWS 계정 설정

Serverless Framework를 AWS와 함께 사용하려면 AWS 계정이 필요합니다. AWS 계정이 없다면 먼저 생성해야 합니다.

AWS 계정을 생성한 후, 다음 단계를 따라 AWS CLI를 구성합니다:

AWS IAM 콘솔에서 새 사용자를 생성합니다.
사용자에게 적절한 권한을 부여합니다 (예: AdministratorAccess).
액세스 키 ID와 비밀 액세스 키를 생성합니다.
터미널에서 다음 명령어를 실행하여 AWS CLI를 구성합니다:

aws configure

프롬프트에 따라 액세스 키 ID, 비밀 액세스 키, 기본 리전을 입력합니다.

2.3 새 Serverless 프로젝트 생성

이제 Serverless Framework를 사용하여 새 프로젝트를 생성할 준비가 되었습니다. 다음 명령어를 실행하여 새 프로젝트를 시작합니다:

serverless create --template aws-nodejs --path my-serverless-project

이 명령어는 'my-serverless-project'라는 이름의 새 디렉토리를 생성하고, 기본 Node.js 템플릿을 사용하여 프로젝트를 설정합니다.

2.4 serverless.yml 파일 구성

프로젝트 디렉토리로 이동한 후, `serverless.yml` 파일을 열어 기본 구성을 확인합니다. 이 파일은 Serverless 프로젝트의 핵심 구성 파일로, 서비스 이름, 프로바이더 설정, 함수 정의 등을 포함합니다.

기본 `serverless.yml` 파일의 구조는 다음과 같습니다:

service: my-serverless-project

provider:
  name: aws
  runtime: nodejs14.x
  stage: dev
  region: us-east-1

functions:
  hello:
    handler: handler.hello

이 파일을 프로젝트의 요구사항에 맞게 수정할 수 있습니다. 예를 들어, 리전을 변경하거나 새로운 함수를 추가할 수 있습니다.

2.5 첫 번째 Lambda 함수 작성

프로젝트 디렉토리에 `handler.js` 파일이 있을 것입니다. 이 파일에서 Lambda 함수를 정의할 수 있습니다. 기본 함수는 다음과 같습니다:

'use strict';

module.exports.hello = async (event) => {
  return {
    statusCode: 200,
    body: JSON.stringify(
      {
        message: 'Go Serverless v1.0! Your function executed successfully!',
        input: event,
      },
      null,
      2
    ),
  };
};

이 함수를 수정하여 원하는 로직을 구현할 수 있습니다.

2.6 로컬 테스트

함수를 배포하기 전에 로컬에서 테스트해볼 수 있습니다. Serverless Framework는 로컬 테스트를 위한 도구를 제공합니다.

다음 명령어로 함수를 로컬에서 실행할 수 있습니다:

serverless invoke local --function hello

이 명령어는 `hello` 함수를 로컬에서 실행하고 결과를 출력합니다.

2.7 배포

모든 준비가 완료되면, 다음 명령어로 서버리스 애플리케이션을 AWS에 배포할 수 있습니다:

serverless deploy

이 명령어는 `serverless.yml` 파일에 정의된 대로 모든 리소스를 AWS에 생성하고 Lambda 함수를 배포합니다.

이로써 Serverless Framework를 사용하여 기본적인 서버리스 애플리케이션을 설정하고 배포하는 과정을 살펴보았습니다. 다음 섹션에서는 AWS Lambda 함수를 더 자세히 살펴보고, 복잡한 로직을 구현하는 방법에 대해 알아보겠습니다. 🚀

3. AWS Lambda 함수 작성 심화 🖥️

AWS Lambda는 서버리스 아키텍처의 핵심 구성 요소입니다. 이 섹션에서는 Lambda 함수를 더 깊이 있게 살펴보고, 복잡한 비즈니스 로직을 구현하는 방법, 외부 라이브러리 사용법, 그리고 성능 최적화 기법 등을 다루겠습니다.

3.1 Lambda 함수의 기본 구조

AWS Lambda 함수의 기본 구조는 다음과 같습니다:

exports.handler = async (event, context) => {
    // 함수 로직
    return {
        statusCode: 200,
        body: JSON.stringify({ message: "Hello from Lambda!" }),
    };
};

여기서 `event` 객체는 함수 호출 시 전달되는 데이터를 포함하며, `context` 객체는 실행 환경에 대한 정보를 제공합니다.

3.2 비동기 작업 처리

Lambda 함수에서 비동기 작업을 처리할 때는 async/await 문법을 사용하는 것이 좋습니다. 예를 들어, 데이터베이스 쿼리를 실행하는 함수는 다음과 같이 작성할 수 있습니다:

const AWS = require('aws-sdk');
const dynamodb = new AWS.DynamoDB.DocumentClient();

exports.handler = async (event) => {
    try {
        const params = {
            TableName: "MyTable",
            Key: {
                "id": event.userId
            }
        };
        
        const result = await dynamodb.get(params).promise();
        
        return {
            statusCode: 200,
            body: JSON.stringify(result.Item),
        };
    } catch (error) {
        console.error(error);
        return {
            statusCode: 500,
            body: JSON.stringify({ message: "Internal Server Error" }),
        };
    }
};

3.3 외부 라이브러리 사용

Lambda 함수에서 외부 라이브러리를 사용하려면, 해당 라이브러리를 프로젝트에 설치하고 함수 코드에서 import해야 합니다. 예를 들어, axios 라이브러리를 사용하여 HTTP 요청을 보내는 함수는 다음과 같이 작성할 수 있습니다:

const axios = require('axios');

exports.handler = async (event) => {
    try {
        const response = await axios.get('https://api.example.com/data');
        return {
            statusCode: 200,
            body: JSON.stringify(response.data),
        };
    } catch (error) {
        console.error(error);
        return {
            statusCode: 500,
            body: JSON.stringify({ message: "Error fetching data" }),
        };
    }
};

3.4 환경 변수 사용

민감한 정보나 환경별로 다른 설정값은 환경 변수를 통해 관리하는 것이 좋습니다. Lambda 함수에서 환경 변수는 `process.env` 객체를 통해 접근할 수 있습니다:

exports.handler = async (event) => {
    const apiKey = process.env.API_KEY;
    // apiKey를 사용하여 외부 API 호출 등의 작업 수행
};

환경 변수는 `serverless.yml` 파일에서 다음과 같이 설정할 수 있습니다:

provider:
  name: aws
  runtime: nodejs14.x
  environment:
    API_KEY: ${ssm:/my-service/api-key}

3.5 에러 처리와 로깅

Lambda 함수에서 적절한 에러 처리와 로깅은 매우 중요합니다. `console.log()`를 사용하여 로그를 출력할 수 있으며, 이는 CloudWatch Logs에 저장됩니다.

exports.handler = async (event) => {
    try {
        console.log('Processing event:', JSON.stringify(event));
        // 함수 로직
    } catch (error) {
        console.error('Error processing event:', error);
        throw error; // 또는 적절한 에러 응답 반환
    }
};

3.6 성능 최적화

Lambda 함수의 성능을 최적화하기 위해 다음과 같은 기법들을 사용할 수 있습니다:

콜드 스타트 최소화: 함수를 주기적으로 호출하여 웜 상태를 유지합니다.
메모리 할당 최적화: 함수에 적절한 메모리를 할당하여 실행 시간을 줄입니다.
불필요한 의존성 제거: 필요한 라이브러리만 포함하여 패키지 크기를 줄입니다.
데이터베이스 연결 재사용: 함수 핸들러 외부에서 데이터베이스 연결을 초기화합니다.

3.7 단위 테스트

Lambda 함수의 신뢰성을 높이기 위해 단위 테스트를 작성하는 것이 중요합니다. Jest와 같은 테스트 프레임워크를 사용하여 다음과 같이 테스트를 작성할 수 있습니다:

const { handler } = require('./index');

test('handler returns correct response', async () => {
    const event = { key: 'value' };
    const response = await handler(event);
    expect(response.statusCode).toBe(200);
    expect(JSON.parse(response.body)).toHaveProperty('message');
});

이제 Lambda 함수 작성에 대해 더 깊이 있게 살펴보았습니다. 다음으로는 API Gateway와의 연동, 데이터베이스 통합, 그리고 보안 설정에 대해 알아보겠습니다.

4. API Gateway 연동 🌉

API Gateway는 Lambda 함수를 외부에 노출시키는 강력한 도구입니다. 이를 통해 RESTful API를 쉽게 생성하고 관리할 수 있습니다.

4.1 API Gateway 설정

Serverless Framework를 사용하면 `serverless.yml` 파일에서 API Gateway를 쉽게 설정할 수 있습니다:

functions:
  hello:
    handler: handler.hello
    events:
      - http:
          path: hello
          method: get

이 설정은 `/hello` 경로에 GET 요청이 오면 `hello` 함수를 실행하도록 합니다.

4.2 요청 파라미터 처리

API Gateway를 통해 전달되는 요청 파라미터는 `event` 객체를 통해 접근할 수 있습니다:

module.exports.hello = async (event) => {
  const name = event.queryStringParameters.name || 'World';
  return {
    statusCode: 200,
    body: JSON.stringify({ message: `Hello, ${name}!` }),
  };
};

4.3 CORS 설정

Cross-Origin Resource Sharing (CORS)를 설정하려면 `serverless.yml` 파일에 다음과 같이 추가합니다:

functions:
  hello:
    handler: handler.hello
    events:
      - http:
          path: hello
          method: get
          cors: true

4.4 커스텀 도메인 연결

API Gateway에 커스텀 도메인을 연결하려면 다음과 같이 설정합니다:

plugins:
  - serverless-domain-manager

custom:
  customDomain:
    domainName: api.example.com
    certificateArn: arn:aws:acm:region:xxx:certificate/xxx
    basePath: ''
    stage: ${self:provider.stage}
    createRoute53Record: true

이렇게 하면 `api.example.com`으로 API에 접근할 수 있습니다.

5. 데이터베이스 통합 💾

서버리스 아키텍처에서는 주로 DynamoDB와 같은 NoSQL 데이터베이스를 사용합니다. 여기서는 DynamoDB와의 통합 방법을 살펴보겠습니다.

5.1 DynamoDB 테이블 생성

`serverless.yml` 파일에서 DynamoDB 테이블을 정의할 수 있습니다:

resources:
  Resources:
    UsersTable:
      Type: AWS::DynamoDB::Table
      Properties:
        TableName: usersTable
        AttributeDefinitions:
          - AttributeName: userId
            AttributeType: S
        KeySchema:
          - AttributeName: userId
            KeyType: HASH
        BillingMode: PAY_PER_REQUEST

5.2 DynamoDB 작업

Lambda 함수에서 DynamoDB를 사용하는 예제:

const AWS = require('aws-sdk');
const dynamodb = new AWS.DynamoDB.DocumentClient();

module.exports.createUser = async (event) => {
  const { userId, name } = JSON.parse(event.body);
  const params = {
    TableName: process.env.USERS_TABLE,
    Item: {
      userId,
      name,
      createdAt: new Date().toISOString(),
    },
  };

  try {
    await dynamodb.put(params).promise();
    return {
      statusCode: 201,
      body: JSON.stringify({ userId, name }),
    };
  } catch (error) {
    console.error(error);
    return {
      statusCode: 500,
      body: JSON.stringify({ error: 'Could not create user' }),
    };
  }
};

5.3 IAM 권한 설정

Lambda 함수가 DynamoDB에 접근할 수 있도록 IAM 권한을 설정해야 합니다:

provider:
  name: aws
  iam:
    role:
      statements:
        - Effect: Allow
          Action:
            - dynamodb:PutItem
            - dynamodb:GetItem
            - dynamodb:UpdateItem
            - dynamodb:DeleteItem
          Resource: arn:aws:dynamodb:${self:provider.region}:*:table/${self:provider.environment.USERS_TABLE}

6. 보안 설정 🔒

서버리스 애플리케이션의 보안은 매우 중요합니다. 여기서는 몇 가지 주요 보안 설정 방법을 살펴보겠습니다.

6.1 환경 변수 암호화

중요한 정보는 AWS Systems Manager Parameter Store에 저장하고 암호화하여 사용할 수 있습니다:

provider:
  environment:
    API_KEY: ${ssm:/my-service/api-key}

6.2 API 인증

API Gateway에 Lambda 오소라이저를 추가하여 API 인증을 구현할 수 있습니다:

functions:
  auth:
    handler: auth.handler

  hello:
    handler: handler.hello
    events:
      - http:
          path: hello
          method: get
          authorizer: auth

6.3 VPC 설정

민감한 리소스에 접근해야 하는 Lambda 함수는 VPC 내에서 실행되도록 설정할 수 있습니다:

provider:
  vpc:
    securityGroupIds:
      - sg-xxxxxxxxxxxxxxxxx
    subnetIds:
      - subnet-xxxxxxxxxxxxxxxxx
      - subnet-xxxxxxxxxxxxxxxxx

6.4 최소 권한 원칙

Lambda 함수에는 필요한 최소한의 권한만 부여해야 합니다. IAM 역할을 신중하게 설정하세요.

7. 모니터링 및 로깅 📊

서버리스 애플리케이션의 모니터링과 로깅은 성능 최적화와 문제 해결에 필수적입니다.

7.1 CloudWatch Logs

Lambda 함수의 로그는 자동으로 CloudWatch Logs에 저장됩니다. `console.log()`를 사용하여 중요한 정보를 로깅하세요.

7.2 CloudWatch Metrics

Lambda 함수의 실행 시간, 메모리 사용량 등의 메트릭을 CloudWatch에서 확인할 수 있습니다.

7.3 X-Ray 통합

AWS X-Ray를 사용하여 함수 실행의 전체 흐름을 추적할 수 있습니다:

provider:
  tracing:
    lambda: true
    apiGateway: true

7.4 사용자 정의 메트릭

CloudWatch에 사용자 정의 메트릭을 게시할 수 있습니다:

const AWS = require('aws-sdk');
const cloudwatch = new AWS.CloudWatch();

await cloudwatch.putMetricData({
  MetricData: [{
    MetricName: 'SuccessfulOperations',
    Value: 1,
    Unit: 'Count'
  }],
  Namespace: 'MyApplication'
}).promise();

8. 배포 및 버전 관리 🚀

서버리스 애플리케이션의 효과적인 배포와 버전 관리는 지속적인 개발과 운영에 중요합니다.

8.1 스테이징

다양한 환경(개발, 스테이징, 프로덕션)을 위해 스테이지를 사용할 수 있습니다:

serverless deploy --stage dev
serverless deploy --stage prod

8.2 버전 관리

Lambda 함수의 버전을 관리하고 별칭을 사용하여 트래픽을 제어할 수 있습니다:

functions:
  hello:
    handler: handler.hello
    versionFunctions: true

8.3 Canary 배포

새 버전을 점진적으로 롤아웃하기 위해 Canary 배포를 구성할 수 있습니다:

functions:
  hello:
    handler: handler.hello
    events:
      - http:
          path: hello
          method: get
    deploymentSettings:
      type: Canary10Percent5Minutes

8.4 롤백

문제가 발생했을 때 이전 버전으로 쉽게 롤백할 수 있습니다:

serverless rollback --timestamp 0

9. 성능 최적화 및 비용 관리 💰

서버리스 아키텍처의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 성능 최적화와 비용 관리가 필수적입니다.

9.1 콜드 스타트 최소화

함수 코드 최적화: 불필요한 의존성 제거
Provisioned Concurrency 사용: 미리 함수 인스턴스를 준비
적절한 메모리 할당: 실행 시간과 메모리 사용량의 균형 조정

9.2 비용 최적화

적절한 타임아웃 설정: 불필요하게 긴 실행 시간 방지
API 캐싱: 반복적인 요청에 대한 응답 시간 개선 및 비용 절감
리소스 정리: 사용하지 않는 리소스 제거

9.3 성능 모니터링

CloudWatch 대시보드를 생성하여 주요 성능 지표를 모니터링합니다:

resources:
  Resources:
    ServerlessDashboard:
      Type: AWS::CloudWatch::Dashboard
      Properties:
        DashboardName: ${self:service}-dashboard
        DashboardBody: ${file(dashboard.json)}

9.4 Auto-scaling

DynamoDB의 경우 Auto-scaling을 설정하여 트래픽 변화에 대응할 수 있습니다:

resources:
  Resources:
    UsersTableScaling:
      Type: AWS::ApplicationAutoScaling::ScalingPolicy
      Properties:
        PolicyName: ${self:service}-users-table-scaling
        PolicyType: TargetTrackingScaling
        ScalingTargetId: 
          Ref: UsersTableScalableTarget
        TargetTrackingScalingPolicyConfiguration:
          PredefinedMetricSpecification:
            PredefinedMetricType: DynamoDBReadCapacityUtilization
          TargetValue: 70
          ScaleInCooldown: 60
          ScaleOutCooldown: 60