콜드 스타트 ​​중에 HostServiceUnavailable 503으로 제한되는 Azure Functions 및 기능을 안정화한 계획 확장 + 사전 준비 인스턴스 계획

Microsoft Azure Functions는 개발자가 인프라를 프로비저닝하거나 관리할 필요 없이 이벤트 기반 코드를 실행할 수 있는 강력한 서버리스 컴퓨팅 플랫폼을 제공합니다. 그러나 더 많은 사용자가 이 모델을 채택함에 따라 콜드 스타트 ​​및 확장 이벤트 중 성능 불일치가 점점 더 표면화되었습니다. 특히 긴급한 문제는 함수 앱 콜드 스타트 ​​기간 동안HTTP 503 HostServiceUnavailable오류가 나타나는 것입니다. 이러한 일시적인 오류는 해결되지 않은 채 방치될 경우 애플리케이션 가용성, 안정성 및 사용자 경험에 큰 영향을 미칩니다.

TLDR

Azure Functions는 특히 대규모 또는 버스트 워크로드에서 콜드 스타트 ​​중에 제한 및HTTP 503 HostServiceUnavailable오류가 발생할 수 있습니다. 이러한 오류는 일반적으로 플랫폼이 들어오는 요청에 맞춰 함수 앱 인스턴스를 미리 준비하지 않은 경우에 발생합니다. Microsoft는 계획 확장 및 인스턴스 사전 준비와 관련된 개선 사항으로 대응했습니다. 이러한 변경 사항을 적용하면 특히 프리미엄 및 탄력적 프리미엄 계층에서 Azure 함수 앱을 안정화하여 콜드 스타트 ​​지연 및 오류를 줄이는 데 도움이 되었습니다.

503 HostServiceUnavailable 문제 이해

일정 기간 동안 활동하지 않은 후 Azure Functions가 호출되면 환경은 "콜드 스타트"해야 합니다. 즉, 들어오는 코드를 실행하기 위해 필요한 컴퓨팅 인스턴스를 가동해야 합니다. 이 콜드 스타트 ​​프로세스 중에 시스템이 확장할 수 있는 것보다 더 빨리 추가 로드가 도착하면HostServiceUnavailable이유와 함께 HTTP 503 오류가 반환될 수 있습니다. 이 상태는 현재 요청을 처리할 수 있는 작업자가 없음을 나타냅니다.

이러한 오류는 특히 다음과 같은 경우에 문제가 됩니다.

• 낮은 지연 응답을 기대하는 실시간 애플리케이션
• 고객 대면 서비스를 제공하는 API
• 제품 출시 또는 판촉 이벤트 기간과 같이 트래픽 급증이 발생하는 시스템

그 원인은 Azure가 수요에 따라 함수 앱의 크기를 조정하는 방식에 있습니다. 기본 소비 계획은 작업자를 동적으로 할당하지만 시작 지연의 영향을 받지 않습니다. 시작 시간을 줄여주는 프리미엄 플랜도 갑작스럽고 예측할 수 없는 부하 급증에 취약합니다.

기술적인 근본 원인: 스케일링과 콜드 스타트의 상호 작용 방식

Azure 함수 앱이 몇 분 동안 유휴 상태이면 플랫폼은 시스템 효율성을 유지하기 위해 작업 리소스 할당을 취소합니다. 다음 호출은 콜드 스타트를 트리거하며 그 동안은 다음과 같습니다.

• 함수 호스트는 앱 콘텐츠와 구성을 로드해야 합니다.
• 데이터베이스 연결이나 SDK와 같은 종속성은 메모리에 로드됩니다.
• 유휴 함수 앱은 백엔드 작업자가 할당될 때까지 기다려야 합니다.

수요가 급증할 때(예: 여러 API 호출이 동시에 발생하는 경우) 플랫폼은 신속하게 확장하고 작업자를 할당해야 합니다. 그러나 특히 소비 계획에서는 작업자 할당 속도가 보장되지 않습니다. 프로비저닝된 인프라가 수요 속도보다 뒤처지면 들어오는 요청을 처리할 수 없으며 503 HostServiceUnavailable 오류가 발생합니다.

이러한 503 오류는 사용자 코드 예외가 아닙니다. 이는 Azure 인프라 계층에서 시작됩니다. Application Insights와 같은 애플리케이션 모니터링 플랫폼은 일반적으로 해당 실행 인스턴스가 없는 요청 실패로 문제를 기록합니다.

초기 완화 단계(및 단점)

이러한 콜드 스타트 ​​오류의 영향을 받는 조직은 전통적으로 다음과 같은 몇 가지 해결 방법을 모색해 왔습니다.

1. Premium 또는 Elastic Premium 플랜 사용:이러한 플랜은 Always Ready 인스턴스 및 VNET 통합과 같은 기능을 제공하여 콜드 스타트 ​​대기 시간을 줄이고 더 나은 예측 가능성을 제공합니다. 그러나 활용도에 관계없이 여전히 비용이 발생합니다.
2. 준비 요청 트리거:인스턴스를 인위적으로 따뜻하게 유지하기 위해 몇 분마다 HTTP 핑을 보냅니다. 이는 일시적으로 작동하지만 안티패턴으로 간주되어 불필요한 오버헤드를 추가합니다.
3. 내구성 있는 함수 또는 큐로 리팩터링:비동기 메시징 또는 오케스트레이터를 사용하면 직접적인 HTTP 종속성이 줄어들지만 아키텍처 변경이 필요하고 복잡성이 증가하는 경우가 많습니다.

이러한 전략은 503 오류 발생을 줄이지만 완전히 제거하지는 않습니다. 또한 예측할 수 없는 트래픽 패턴으로 인해 기본 인프라 확장 능력이 계속해서 압박을 받고 있습니다.

Microsoft의 새로운 전략: 확장 계획 및 사전 준비 인스턴스

2023년에 Microsoft는 Azure Functions 플랫폼에 지능형 크기 조정 및 사전 준비 개선 사항을 도입하기 시작했습니다. 목표는 컴퓨팅 리소스를 사전에 준비하여 콜드 스타트 ​​동작을 보다 예측 가능하게 만들고 부하 급증 시 503 오류를 줄이는 것이었습니다.

1. 지능형 Auto-Scaling 개선

Microsoft는 작업 부하 패턴을 보다 효율적으로 예측하기 위해 확장 알고리즘을 업그레이드했습니다. 시스템은 과거 트래픽과 실시간 원격 측정을 고려하여 더 많은 인스턴스를 사전 할당할 시기를 더 잘 예측합니다.

이 업그레이드는 버스트가 일일 주기를 따르는 애플리케이션(예: 아침 로그인 급증)과 특히 관련이 있습니다. 과거 패턴에 대한 향상된 학습을 통해 Azure는 503이 발생한 후 대응하는 대신 급증이 발생하기 전에 사전에 규모를 조정할 수 있습니다.

2. 인스턴스의 사전 준비 풀링

Premium 및 Elastic Premium 플랜에는 이제사전 준비 인스턴스개념이 포함됩니다. Azure는 요청 시 사후 대응적으로 규모를 확장하는 대신 함수 앱 또는 서비스 계획 전용으로 유휴 상태이지만 서비스 준비가 완료된 인스턴스 풀을 사전 프로비전합니다. 워크로드가 들어오면 미리 준비된 인스턴스가 급증을 즉시 흡수합니다.

Azure Portal 또는 IaC(코드형 인프라) 템플릿을 사용하여 프리미엄 플랜에서 항상 준비된 인스턴스 수를 구성할 수 있습니다. Microsoft의 내부 평가에 따르면 사전 준비 인스턴스가 하나 이상 항상 활성 상태인 경우 503이 크게 완화되는 것으로 나타났습니다.

3. 더 빠른 계획 활성화 및 컨테이너 재사용

격리된 컨테이너 또는 Linux 호스팅 계획에서 실행되는 Azure Functions는 해당하는 경우 실행 환경을 재사용하는 내부 개선으로 인해 대기 시간이 크게 단축되었습니다. 이는 새로운 컨테이너에 대한 부트스트래핑이 줄어들고 실행 호스트의 가용성이 더 빨라진다는 것을 의미합니다.

현장 결과: 팀이 기능 앱을 안정화한 방법

이러한 변경 사항에 따라 몇몇 기업 채택자들은 특히 이전에 갑작스런 요청 시 503에 취약했던 API의 안정성이 향상되었다고 보고했습니다. Microsoft 제품 엔지니어링에 따르면 대규모 고객 테넌트는 계획을 조정하고 사전 예열된 인스턴스를 활성화한 지 몇 주 만에 503 요금을 4.5%에서 0.1% 미만으로 줄였습니다.

이제 일반적인 안정화 전략은 다음과 같습니다.

• 중요한 워크로드를 Premium 또는 Elastic Premium 플랜으로 전환
• 유휴 웜 작업자를 유지하도록최소 인스턴스수 구성
• Application Insights 및 Azure Monitor KPI를 통해 콜드 스타트 ​​대기 시간 모니터링
• 용량 임계값에 대한 시스템 경고와 사전 확장 규칙 결합

503 오류를 방지하는 모범 사례

대기 시간에 민감하거나 처리량이 높은 애플리케이션에서 Azure Functions를 작동하는 경우 다음 운영 지침을 고려하세요.

• Always-Ready 인스턴스 프로비저닝:minimumInstanceCount 사용하여 프리미엄 플랜에서 웜 인스턴스를 하나 이상 설정합니다.
• Application Gateway 또는 API 관리 캐싱 사용:개인화되지 않은 요청에 대한 응답을 캐시하여 백엔드 종속성을 최소화합니다.
• 콜드 스타트 ​​및 앱 가용성 모니터링:가용성 테스트를사용하고 FunctionExecutionUnits 및 FunctionExecutionCount 추적합니다.
• 예측 가능한 트래픽 라우팅:사용량이 많지 않은 핵심 시스템 시간에 보고 및 분석 워크로드를 예약합니다.
• 크기 조정 규칙 사용자 지정:Service Bus 또는 Event Hub와 같은 HTTP가 아닌 트리거의 경우 애플리케이션 수준 일괄 처리 및 크기 조정 논리를 사용합니다.

결론

콜드 스타트 ​​로드 조건에서HostServiceUnavailable 503오류를 반환하는 Azure Functions 문제로 인해 많은 클라우드 네이티브 서비스에서 상당한 운영상의 어려움이 발생했습니다. 어떤 해결 방법도 만능은 아니지만 Microsoft의 향상된 기능(특히 지능형 자동 크기 조정 및 사전 준비 인스턴스 프로비저닝)은 핵심 인프라 격차를 해결합니다.

현재 대응적 기능 계획에서 사전 예방적 기능 계획(예: 최소 인스턴스 수를 사용한 프리미엄 배포)으로 마이그레이션하는 팀은 보다 안정적인 컴퓨팅 환경을 경험하고 있습니다. 실시간 메트릭을 주시하고, 예상 로드를 계획하고, Azure의 최신 확장 개선 사항을 활용하는 것은 모두 향후 위험을 최소화하기 위한 필수 전략입니다.

서버리스 인프라는 높은 확장성과 최소한의 유지 관리라는 약속을 이행할 수 있지만 운영상의 제약을 이해해야만 가능합니다. 올바른 구성을 통해 Azure Functions는 이제 민첩성뿐만 아니라 규모에 따른 일관성도 제공할 수 있습니다.