로드 밸런싱

Jidoo·2020년 11월 17일

CSW

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컴퓨터 공학 스터디 W4.네트워크 ⚙️

이번 스터디 주제는 무엇으로 하지?라는 고민이 스터디를 진행하면서 가장 고민되는 부분인 것같다. 나는 주제를 선정할때 yes24 등등 책을 판매하는 사이트에서 네트워크 주제면 네트워크, 컴퓨터 구조면 컴퓨터 구조 책을 검색해서 목차를 보면서 주제를 정하거나 면접에 자주 나오는 질문들 위주로 주제를 선택하곤 한다. 이번에도 면접 질문들을 찾아보다가 로드 밸런싱이라는 것을 보았는데, 오 이게 뭐지?? 궁금한데?? 라는 생각이 들어 이 주제를 선택하게 되었다.

로드 밸런싱?

로드 밸런싱이란 무엇일까? 로드 밸런싱은 컴퓨터 네트워크 기술의 일종으로 중앙처리장치 혹은 저장장치와 같은 컴퓨터 자원들에게 작업을 나누는 것을 의미한다. 로드 밸런싱은 부하 분산이라고도 하는데 현업에서 편하게 부르기 위해 로드 밸런싱이라고 부른다고 한다.
한 서비스가 있다. 이 서비스에 갑자기 클라이언트의 수가 증가하게 되면 기존의 서버로는 정상적인 서비스가 불가능해지게 된다. 이런 증가한 트래픽에 대처할 수 있는 방법으로는 2가지가 있다. 바로 Scale Up과 Scale Out이다. Scale Up? Scale Out?? 이 둘은 무엇을 의미하는 것일까?

Scale Up & Scale Out

Scale UP은 서버 자체의 성능을 높이는 것이다. Scale Out은 여러 대의 서버를 두는 것을 말하는데 Scale Out 방식은 여러 대의 서버로 트래픽을 균등하게 분산해주는 로드 밸런싱이 꼭 필요하다고 한다.

로드 밸런싱의 작동방식

로드 밸런싱의 작동방식은 크게 2가지가 있다. Layer 4 로드 밸런싱과 Layer 7 로드 밸런싱 이렇게 두가지가 있다. 여기서 Layer는 OSI 7계층의 각 계층을 의미한다.

Layer 4 로드 밸런싱

Layer 4 로드 밸런싱은 OSI 7계층의 4계층인 Transport Layer에서 로드 밸런싱을 해주는 것이다. User는 로드 밸런서에 접속하고 로드 밸런서는 여러 대의 웹 서버 중 한 곳으로 포워딩을 해준다. 이때 로드 밸런서는 무엇일까? 로드 밸런서는 정보 및 기타 서비스에 대한 사용자들의 들어오는 요청을 처리하는 장치이다. Layer 4 로드 밸런싱은 TCP와 UDP 포트 정보를 바탕으로 한다. 데이터의 안을 보지 않고 패킷 레벨에서만 로드를 분산하기 때문에 속도가 빠르고 효율이 높다. 섬세한 라우팅은 불가능하지만 Layer 7 로드 밸런서보다 저렴하다는 장점이 있다.

Layer 7 로드 밸런싱

Layer 7 로드 밸런싱은 Application Layer에서 로드 밸런싱을 해주는 것이다. Layer 7 로드 밸런싱은 상위 계층의 구분에 따라서 로드 밸런싱을 한다. HTTP 헤더, 쿠키 등과 같은 사용자 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽을 분산하는 것이 가능하다. Layer 4 로드 밸런싱보다 더 섬세한 라우팅이 가능하고 비정상적인 트래픽을 필터링 할 수 있다. 하지만 패킷의 내용을 복호화 해야하기 때문에 더 많은 비용이 소요된다.

알고리즘

로드 밸런싱 의사 결정을 수행하기 위한 알고리즘은 라운드 로빈, 가중 라운드 로빈, IP 해시, 최소 연결, 최소 리스폰 타임이 있다.

라운드 로빈

서버에 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식이다. 클라이언트의 요청을 순서대로 분배하기 때문에 여러 대의 서버가 동일한 스팩을 가지고 있고 서버와의 연결이 오래 지속되지 않는 경우에 활용하기 적합하다.

가중 라운드 로빈

가중 라운드 로빈은 각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선적으로 배분한다. 주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용하는 방식이다

IP 해시

IP 해시 방식은 클라이언트 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식이다. 사용자의 IP를 해싱하여 로드를 분배하기 때문에 사용자가 항상 동일한 서버로 연결되는 것을 보장한다. 여기서 해싱은 임의의 길이를 지닌 데이터를 고정된 길이의 데이터로 매핑하는 것을 말한다