로드밸런싱(Load Balancing)

로드밸런싱(Load Balancing)이란?

서버에 가해지는 부하(로드)를 분산(밸런싱)해주는 장치 또는 기술을 통칭한다.

클라이언트와 서버풀(Server Pool, 분산 네트워크를 구성하는 서버들의 그룹) 사이에 위치하며, 한 대의 서버로 부하가 집중되지 않도록

트래픽을 관리해 서버가 최적의 성능을 낼 수 있도록 한다.

​

로드밸런싱은 여러 대의 서버를 두고 서비스를 제공하는 분산 처리 시스템에서 필요한 기술이다.

홈페이지에 접속하는 클라이언트의 수가 늘어나게 되면 서버의 부하로 인해 정상적인 서비스가 불가능하게 되어

이처럼 증가한 트래픽에 대처할 수 있는 방법은 크게 두 가지이다.

​

Scale-up의 경우 서버 자체의 성능을 업그레이드하는 것을 의미한다.

컴퓨터의 연산처리를 담당하는 cpu를 업그레이드 하여 해결한다.

Scale-Out의 경우 기존 서버와 동일하거나, 낮은 성능의 서버를 두 대 이상 증설하여 운영하는 것을 의미한다.

해당 방식으로 운영하기로 결정했다면 여러 대의 서버로 트래픽을 균등하게 분산해주는 로드밸런싱이 반드시 필요하다.

​

로드밸런싱에 대한 종류는 여러가지가 있다.

​

• 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 적합하다.

​

• 가중 라운드로빈 방식(Weighted Round Robin Method)

• 각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선적으로 배분하며. 주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용되는 부하 분산 방식이다. 예를 들어 A라는 서버가 5라는 가중치를 갖고 B라는 서버가 2라는 가중치를 갖는다면, 로드밸런서는 라운드로빈 방식으로 A 서버에 5개 B 서버에 2개의 요청을 전달한다.

​

• IP 해시 방식(IP Hash Method)

• 클라이언트의 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식, 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 보장한다.

​

• 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.

​

• 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 배분한다. 가장 적은 연결 상태와 가장 짧은 응답시간을 보이는 서버에 우선적으로 로드를 배분하는 방식이다.

​

부하 분산에는 L4 로드밸런서와, L7 로드밸런서를 가장 많이 활용한다.

L4 로드밸런서부터 포트(Port)정보를 바탕으로 부하 분산이 가능하기 때문이다.

한 대의 서버에 다른 포트 번호를 부여하여 서버를 운영하면 L4 로드밸런서 이상을 사용해야한다.

상위 계층에서 사용되는 장비는 하위 계층의 장비가 갖고 있는 기능을 모두 가지고 있으며

상위 계층으로 갈 수록 더욱 정교한 로드밸런싱이 가능하다.

​

• L4 로드밸런서

• 네트워크 계층(IP)이나 트랜스포트 계층(TCP,UDP)의 정보를 바탕으로 로드를 분산한다.

IP주소나 포트번호, MAC주소, 전송 프로토콜에 따라 트래픽 분산이 가능하다.

​

• L7 로드밸런서

애플리케이션 계층(HTTP,FTP,SMTP)에서 로드를 분산하며 HTTP 헤더, 쿠키 등 사용자의 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽 분산이 가능하다. 패킷의 내용을 확인하고, URL에 따라 부하를 분산하거나, HTTP 헤더의 쿠키값에 따라 부하를 분산 등

클라이언트의 요청을 세분화해 서버에 전달할 수 있다. 바이러스를 감지해 네트워크를 보호 할 수 있으며 비정상적인 트래픽을 필터링 할 수 있어 네트워크 보안 분야에서도 활용되고 있다.