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1. 로드 밸런싱이란?
- 하나의 서버로는 모든 트래픽을 감당하기 어려워 여러 서버에 트래픽을 분산하여주는 방법이다.
서비스의 규모가 커지고 이용자 수가 증가하면 원활한 서비스 동작이 불가능하여 아래의 대처 방법들을 사용해야 한다.
- 기존의 서버 성능을 확장하는 Scale-up 방식
- 기존의 서버와 동일하거나 낮은 성능의 서버를 증설하는 Scale-out 방식
→ 여기서 Scale-out방식을 사용한다면 로드 밸런싱 기술이 반드시 필요하다.
L4로드 밸런싱과 L7로드 밸런싱이 대표적이다.
2. 로드 밸런싱 기법
로드 밸런싱 기법은 서버의 능력을 고려하여 분배하여야 하기 때문에 서버의 상황에 맞춰서 적절한 방법을 사용해야 한다.
2.1. 라운드로빈 방식(Round Robin Method)
- 서버에 들어온 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식이다.
- 클라이언트의 요청을 순서대로 분배하기 때문에 여러 대의 서버가 동일한 스펙을 갖고 있고, 서버와의 연결(세션)이 오래 지속되지 않는 경우에 활용하기 적합하다.
2.2. 가중 라운드로빈 방식(Weighted Round Robin Method)
- 각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선적으로 배분한다.
- 주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용되는 부하 분산 방식이다.
- 예를 들어 A라는 서버가 5라는 가중치를 갖고 B라는 서버가 2라는 가중치를 갖는다면, 로드 밸런서는 라운드로빈 방식으로 A 서버에 5개 B 서버에 2개의 요청을 전달한다.
2.3. IP 해시 방식(IP Hash Method)
- 클라이언트의 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식이다.
- 사용자의 IP를 해싱하여 로드를 분배하기 때문에 사용자가 항상 동일한 서버로 연결되는 것을 보장한다.
2.4. 최소 연결 방식(Least Connection Method)
- 요청이 들어온 시점에 가장 적은 연결상태를 보이는 서버에 우선적으로 트래픽을 배분한다.
- 자주 세션이 길어지거나, 서버에 분배된 트래픽들이 일정하지 않은 경우에 적합한 방식이다.
2.5. 최소 응답 시간 방식(Least Response Time Method)
- 서버의 현재 연결 상태와 응답 시간(Response Time, 서버에 요청을 보내고 최초 응답을 받을 때까지 소요되는 시간)을 모두 고려하여 트래픽을 배분한다.
- 가장 적은 연결 상태와 가장 짧은 응답 시간을 보이는 서버에 우선적으로 로드를 배분하는 방식이다.
3. L4, L7 로드 밸런싱
3.1. L4 로드 밸런싱
- Layer 4인 전송 계층에서 동작하는 로드 밸런서로 네트워크 계층(IP, IPX)이나 전송 계층(TCP, UDP)의 정보(IP주소, 포트번호, MAC주소, 전송 프로토콜)를 바탕으로 로드를 분산한다.
- 데이터의 안을 들여다보지 않고 패킷 레벨에서 로드를 분산하기에 속도가 빠르고 효율이 높다.
- 데이터의 내용을 복호화할 필요가 없기에 안전하다.
- L7보다 가격이 저렴하다.
- 패킷의 내용을 살펴볼 수 없기에 섬세한 라우팅이 불가능하고 사용자의 IP가 바뀌면 연속적인 서비스를 제공하기 어렵다는 단점이 있다.
3.2. L7 로드 밸런싱
- Layer 7인 응용 계층에서 동작하는 로드 밸런서로 애플리케이션 계층(HTTP, FTP, SMTP)에서 로드를 분산하기 때문에 HTTP 헤더, 쿠키 등과 같은 사용자의 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽을 분산하는 것이 가능하다.
- TCP/ UDP정보 뿐만 아니라 HTTP의 URI, FTP의 파일명, 쿠키 정보 등을 바탕으로 한다.
- 패킷의 내용을 확인하고 해당 내용에 따라 로드를 특정 서버에 분배하는 것이 가능하다.
- 상위 계층에서 로드를 분산하기에 섬세한 라우팅이 가능하다.
- URl에 따라 부하를 분산시키거나, HTTP 헤더의 쿠키 값에 따라 부하를 분산하는 등의 클라이언트의 요청을 세분화하여 서버에 전달할 수 있다.
- 캐싱 기능을 제공한다.
- 비정상적인 트래픽을 필터링해 서비스의 안정성이 높다.
- DoS/DDoS와 같은 비정상적인 트래픽을 필터링할 수 있어 네트워크 보안 분야에서도 활용되고 있다.
- 패킷의 내용을 복호화하기에 L4보다 더 많은 비용을 지불해야하며 클라이언트가 로드 밸런서와 인증서를 공유하기 때문에 공격자가 로드 밸런서를 통해 클라이언트의 데이터에 접근할 위험성이 있다는 단점이 있다.
질문
- L4, L7에서 수행하는 로드 밸런싱의 차이는 무엇이 있을까?
- 서버 과부하시 Scale-up보다 Scale-out이 갖는 이점은 무엇이 있을까?
참조
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