[실습] Vagrant로 3-Tier 아키텍처 구축하기

로컬 PC에서 Vagrant + VirtualBox로 Web-WAS-DB 3계층 아키텍처를 구성하고 자동 프로비저닝해본 실습 기록

🎯 실습 목표

3-Tier 아키텍처 개념 이해 및 실습
Vagrant + VirtualBox로 멀티 VM 환경 구축
Shell Script 프로비저닝으로 자동화 경험
각 계층 간 네트워크 통신 검증

📚 3-Tier 아키텍처란?

애플리케이션을 3개 계층으로 분리하는 소프트웨어 아키텍처 패턴:

계층	역할	구성 예시
Presentation Tier (Web)	사용자 인터페이스, 정적 콘텐츠 제공	Nginx, Apache
Application Tier (WAS)	비즈니스 로직 처리	Tomcat, Node.js, Spring Boot
Data Tier (DB)	데이터 저장 및 관리	MySQL, PostgreSQL, MongoDB

장점

✅ 확장성: 각 계층을 독립적으로 스케일 아웃
✅ 유지보수: 계층별 독립적 수정/배포
✅ 보안: 직접적인 DB 접근 차단
✅ 역할 분리: 프론트엔드/백엔드/DB 개발자 협업 용이

🏗️ 구성 아키텍처

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Host PC (Windows/Mac/Linux)                 │
│  ┌──────────────────────────────────────┐   │
│  │ VirtualBox                           │   │
│  │  ┌────────┐  ┌────────┐  ┌────────┐  │   │
│  │  │  Web   │─▶│  WAS   │─▶│   DB   │  │   │
│  │  │ Nginx  │  │Tomcat9 │  │MariaDB │  │   │
│  │  │10.0.0.10  │10.0.0.20  │10.0.0.30  │   │
│  │  └────────┘  └────────┘  └────────┘  │   │
│  └──────────────────────────────────────┘   │
│         ▲                                   │
│         │ Port Forwarding (80→8080)         │
│         │                                   │
│    http://localhost:8080                    │
└─────────────────────────────────────────────┘

IP 구성

서버	IP	포트	스펙
Web	10.0.0.10	80	1GB RAM, 1 CPU
WAS	10.0.0.20	8080	1GB RAM, 1 CPU
DB	10.0.0.30	3306	1GB RAM, 1 CPU

🔧 사전 준비

필수 소프트웨어 설치

VirtualBox 7.0+
- 다운로드
- 무료 가상화 소프트웨어
Vagrant 2.3+
- 다운로드
- Infrastructure as Code 도구

# 설치 확인
vagrant --version
# 출력: Vagrant 2.4.9
 
VBoxManage --version
# 출력: 7.2.4r...

시스템 요구사항

메모리: 최소 4GB (권장 8GB 이상)
디스크: 10GB 여유 공간
CPU: 가상화 지원 (BIOS에서 Intel VT-x/AMD-V 활성화)

🚀 실습 과정

1. 프로젝트 디렉토리 생성

# D 드라이브에 프로젝트 폴더 생성
D:
mkdir vagrant-3tier
cd vagrant-3tier

2. Vagrantfile 작성

Vagrantfile은 Vagrant의 설정 파일이다. Ruby 언어로 작성되며, VM의 수, 스펙, 네트워크, 프로비저닝 스크립트 등을 정의함.

핵심 설정:

# 순차 실행 보장 (DB → WAS → Web 순서)
ENV['VAGRANT_NO_PARALLEL'] = 'yes'
 
Vagrant.configure("2") do |config|
  config.vm.box = "ubuntu/jammy64"  # Ubuntu 22.04 LTS
  
  # DB Server 정의
  config.vm.define "db" do |db|
    db.vm.hostname = "db-server"
    db.vm.network "private_network", ip: "10.0.0.30"
    
    db.vm.provider "virtualbox" do |vb|
      vb.memory = "1024"
      vb.cpus = 1
    end
    
    # MariaDB 설치 및 설정 (Shell Script 프로비저닝)
    db.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
      # apt 업데이트 및 MariaDB 설치
      apt-get update
      DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt-get install -y mariadb-server
      
      # 외부 접속 허용
      sed -i 's/127.0.0.1/0.0.0.0/' /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf
      systemctl restart mariadb
      
      # DB 및 사용자 생성
      mysql -e "CREATE DATABASE mydb;"
      mysql -e "CREATE USER 'appuser'@'%' IDENTIFIED BY 'password';"
      mysql -e "GRANT ALL PRIVILEGES ON mydb.* TO 'appuser'@'%';"
      mysql -e "FLUSH PRIVILEGES;"
    SHELL
  end
  
  # WAS, Web 서버도 동일한 방식으로 정의...
end

💡 전체 Vagrantfile 코드: vagrant-3tier-code 참고

주요 개념:

설정	설명
`config.vm.box`	사용할 베이스 이미지 (Ubuntu 22.04)
`config.vm.define`	VM 이름 정의 (db, was, web)
`vm.network`	네트워크 구성 (Private Network, 고정 IP)
`vm.provider`	VirtualBox 설정 (메모리, CPU)
`vm.provision`	자동 실행 스크립트 (Shell, Ansible 등)

3. VM 생성 및 프로비저닝

# 모든 VM 생성 및 자동 설치 (5-10분 소요)
vagrant up
 
# 출력 예시:
# Bringing machine 'db' up with 'virtualbox' provider...
# Bringing machine 'was' up with 'virtualbox' provider...
# Bringing machine 'web' up with 'virtualbox' provider...
# ==> db: Installing MariaDB...
# ==> was: Installing Tomcat 9...
# ==> web: Installing Nginx...

프로비저닝 과정:

DB Server (10.0.0.30)
- MariaDB 설치
- 외부 접속 허용 설정 (0.0.0.0 바인딩)
- 데이터베이스 mydb 및 사용자 appuser 생성
- 테스트 테이블 및 샘플 데이터 삽입
WAS Server (10.0.0.20)
- Java 11 및 Tomcat 9 설치
- DB 연결 테스트 (30초 대기 후 확인)
- Tomcat 자동 시작
Web Server (10.0.0.10)
- Nginx 설치
- 리버스 프록시 설정 (80번 포트 → WAS 8080 포워딩)
- WAS 연결 테스트

4. 상태 확인

# VM 상태 확인
vagrant status
 
# 출력:
# Current machine states:
# db        running (virtualbox)
# was       running (virtualbox)
# web       running (virtualbox)

5. 동작 테스트

방법 1: 호스트에서 접근 (Port Forwarding)

# 웹 브라우저에서
http://localhost:8080
 
# 또는 curl로
curl http://localhost:8080

결과: Tomcat 기본 페이지 확인 ✅

방법 2: VM 내부에서 확인

# Web 서버 접속
vagrant ssh web
 
# Nginx가 WAS로 프록시하는지 확인
curl http://10.0.0.20:8080
 
# WAS에서 DB 연결 확인
vagrant ssh was
mysql -h 10.0.0.30 -u appuser -ppassword mydb -e "SELECT * FROM test_table;"
 
# 출력:
# +----+-----------------------+
# | id | message               |
# +----+-----------------------+
# |  1 | Hello from DB Server! |
# +----+-----------------------+

🐛 트러블슈팅

문제 1: VM이 병렬로 생성되어 순서가 꼬임

증상: WAS가 DB보다 먼저 떠서 DB 연결 실패

해결:

# Vagrantfile 상단에 추가
ENV['VAGRANT_NO_PARALLEL'] = 'yes'

문제 2: WAS에서 DB 연결 안 됨

원인: MariaDB가 localhost(127.0.0.1)만 리스닝

해결:

# DB 서버에서
sed -i 's/127.0.0.1/0.0.0.0/' /etc/mysql/mariadb.conf.d/50-server.cnf
systemctl restart mariadb

문제 3: 포트 충돌

증상: Vagrant cannot forward the specified ports on this VM

해결:

# Vagrantfile에서 다른 포트 사용
web.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8081

💡 배운 점

1. Vagrant는 로컬 IaC 실습에 최적이다

클라우드 비용 없이 인프라 코드 학습 가능
vagrant up 한 번으로 전체 환경 구축
망쳐도 vagrant destroy 후 재생성하면 됨

2. 프로비저닝 자동화의 중요성

Shell Script로 시작해서 Ansible 등으로 확장 가능
수동 설치 대비 실수 방지, 재현성 보장
실무 DevOps 업무의 기본

3. 3-Tier 아키텍처의 실제 구조 이해

각 계층이 독립적으로 동작하며 API로 통신
DB를 직접 노출하지 않고 WAS를 통해 접근
확장 시 계층별로 VM 추가만 하면 됨

4. 네트워크 이해도 향상

Private Network (Host-Only): VM 간 통신
Port Forwarding: 호스트에서 VM 접근
Vagrant는 항상 첫 번째 어댑터로 NAT 자동 생성

🔗 관련 링크

전체 Vagrantfile 코드: vagrant-3tier-code
Vagrant 공식 문서
VirtualBox 다운로드

📌 다음 단계

Docker Compose로 동일한 3-Tier 구성 (컨테이너 버전)
Ansible로 프로비저닝 자동화 개선
Terraform + AWS로 클라우드 환경 구축
Load Balancer 추가 (Nginx 이중화)
모니터링 스택 추가 (Prometheus + Grafana)

결론: Vagrant는 로컬에서 인프라를 코드로 관리하는 경험을 쌓기에 완벽한 도구임. 이번 실습을 통해 3-Tier 아키텍처의 기본 개념과 자동화의 가치를 체감할 수 있었음. 🚀

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Vagrant 3-Tier Architecture Practice