🏋️ Load Balancing 🏋️

🏋️ Load Balancing 🏋️

🥕 Load Balancing이란?

• 하나의 인터넷 서비스가 발생하는 트래픽이 많을 때 여러 대의 서버가 분산처리하여 서버의 로드율 증가, 부하량, 속도저하 등을 고려하여 적절히 분산처리하여 해결해주는 서비스!

• 하드웨어 향상하는 비용보다 서버 한대 추가 비용이 더 적음! 여러 대의 Server 덕분에 무중단 서비스를 제공할 수 있음. 여러 대의 Server에게 균등하게 Traffic을 분산시켜주는 역할을 하는 것이 Load Balancer.

🥕 Client가 한 두명인 경우에는?
-> Server는 여유롭게 사용자가 원하는 결과를 응답 해줄 수 있다!

🥕 하지만 Client가 한 두명이 아닌 수천만명이라면???
-> Server는 모든 사람들의 응답을 해주려고 노력하지만 결국엔 지쳐서 동작을 멈추겠찌..ㅠㅠ

🥕 그럼 문제를 해결하기 위해서는 어떻게 해야할까?

• Scale-up : Server가 더 빠르게 동작하기 위해 하드웨어 성능을 올리는 방법.
• Scale-out : 하나의 Server 보다는 여러 대의 Server가 나눠서 일을 하는 방법.

🥕 그럼 Scale-out의 장점이 뭘까?

• 하드웨어 향상하는 비용보다 서버 한대 추가 비용이 더 적음!
• 여러 대의 Server 덕분에 무중단 서비스를 제공할 수 있음!

🥕 클라이언트의 요청을 특정 서버에 분배하는 로드밸런싱 기법은 여러 가지가 있다! 활용할 수 있는 부하 분산 방식(로드밸런싱 알고리즘)에 어떠한 것들이 있는지 알아보자!

• 라운드로빈 방식(Round Robin Method)
서버에 들어온 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식. 클라이언트의 요청을 순서대로 분배하기 때문에 여러 대의 서버가 동일한 스펙을 갖고 있고, 서버와의 연결(세션)이 오래 지속되지 않는 경우에 활용하기 적합.

• 가중 라운드로빈 방식(Weighted Round Robin Method)
각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선적으로 배분. 주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용되는 부하 분산 방식. 예를 들어 A라는 서버가 5라는 가중치를 갖고 B라는 서버가 2라는 가중치를 갖는다면, 로드밸런서는 라운드로빈 방식으로 A 서버에 5개 B 서버에 2개의 요청을 전달.

• IP 해시 방식(IP Hash Method)
클라이언트의 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식입니다. 사용자의 IP를 해싱해(Hashing, 임의의 길이를 지닌 데이터를 고정된 길이의 데이터로 매핑하는 것, 또는 그러한 함수) 로드를 분배하기 때문에 사용자가 항상 동일한 서버로 연결되는 것을 보장.

• 최소 연결 방식(Least Connection Method)
요청이 들어온 시점에 가장 적은 연결상태를 보이는 서버에 우선적으로 트래픽을 배분. 자주 세션이 길어지거나, 서버에 분배된 트래픽들이 일정하지 않은 경우에 적합한 방식.

• 최소 리스폰타임(Least Response Time Method)
서버의 현재 연결 상태와 응답시간(Response Time, 서버에 요청을 보내고 최초 응답을 받을 때까지 소요되는 시간)을 모두 고려하여 트래픽을 배분. 가장 적은 연결 상태와 가장 짧은 응답시간을 보이는 서버에 우선적으로 로드를 배분하는 방식.

🥕 네트워크 통신 시스템은 크게 일곱가지의 계층(OSI 7 layers! 내가 지난 시간 블로깅할 때 공부한 게 나왔넹...?😇)으로 나뉨!! 각각의 계층(Layer)이 L1/L2/L3‥‥L7에 해당. 상위 계층에서 사용되는 장비는 하위 계층의 장비가 갖고 있는 기능을 모두 가지고 있으며, 상위 계층으로 갈수록 더욱 정교한 로드밸런싱이 가능.

• 부하 분산에는 L4 로드밸런서와 L7 로드밸런서가 가장 많이 활용됨. 그 이유는 L4 로드밸런서부터 포트(Port)정보를 바탕으로 로드를 분산하는 것이 가능하기 때문. 한 대의 서버에 각기 다른 포트 번호를 부여하여 다수의 서버 프로그램을 운영하는 경우라면 최소 L4 로드밸런서 이상을 사용해야만 함!

• L4: Transport Layer(IP와 Port) Level에서 Load Balancing.(TCP, UDP)

• L7: Application Layer(사용자의 Request) Level에서 Load Balancing.(HTTP, HTTPS, FTP)

• L4 로드밸런서는 네트워크 계층(IP, IPX)이나 트랜스포트 계층(TCP, UDP)의 정보를 바탕으로 로드를 분산함. IP주소나 포트번호, MAC주소, 전송 프로토콜에 따라 트래픽을 나누는 것이 가능.

• 반면, L7 로드밸런서의 경우 애플리케이션 계층(HTTP, FTP, SMTP)에서 로드를 분산하기 때문에 HTTP 헤더, 쿠키 등과 같은 사용자의 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽을 분산하는 것이 가능함. 쉽게 말해 패킷의 내용을 확인하고 그 내용에 따라 로드를 특정 서버에 분배하는 것이 가능한 것. 위 그림과 같이 URL에 따라 부하를 분산시키거나, HTTP 헤더의 쿠키값에 따라 부하를 분산하는 등 클라이언트의 요청을 보다 세분화해 서버에 전달할 수 있다! 또한, L7 로드밸런서의 경우 특정한 패턴을 지닌 바이러스를 감지해 네트워크를 보호할 수 있으며, DoS/DDoS와 같은 비정상적인 트래픽을 필터링할 수 있어 네트워크 보안 분야에서도 활용되고 있음!

출처1: https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=27046347&memberNo=2521903
출처2: https://nesoy.github.io/articles/2018-06/Load-Balancer