질문의 핵심
- 로드 밸런싱이란?
- 로드 밸런싱을 하는 이유?
- 서버 확장의 두 가지 방법은?
- 로드 밸런싱 알고리즘은?
- 대표적인 로드 밸런싱 알고리즘인 라운드 로빈, 최소 연결 방식에 대해 설명?
- L4 로드 밸런싱, L7 로드 밸런싱은? 둘의 차이는?
1. 로드 밸런싱(Load Balancing)
로드 밸런싱이란?
서버가 처리해야 할 업무 혹은 요청(load)을 여러 대의 서버로 나누어(balancing) 처리하는 것이다. 여러 대의 서버에서 서비스를 제공하는 분산 처리 시스템에서 필요하다.
한 대의 서버로 부하가 집중되지 않도록 트래픽을 관리해 각각의 서버가 최적의 퍼포먼스를 보일 수 있도록 하는 것이 목적이다. 기존의 서버 성능을 확장하는 Scale-Up 방식과 기존의 서버와 동일하거나 낮은 성능의 서버를 증설하는 Scale-Out 방식이 있다. Scale-Out 방식으로 서버를 증설한다면, 로드 밸런싱이 반드시 필요하다.
작동 방식
- 애플리케이션에 대한 사용자 요청이 로드 밸런서로 이동.
- 로드 밸런서가 요청을 처리하는 데 가장 적합한 서버 배열의 단일 서버로 각 요청을 라우팅.
로드 밸런싱 기법
라운드로빈(Round-Robin)
서버에 들어온 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식.
클라이언트 요청을 순서대로 분배함. 여러 대의 서버가 동일한 스펙을 갖고 있고, 세션이 오래 지속되지 않는 경우 사용.
가중 라운드로빈(Weighted Round-Robin)
각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버를 우선으로 돌아가며 배정하는 방식.
주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한 경우 사용.
IP 해시(IP Hash)
클라이언트의 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식.
사용자의 IP를 해싱해 로드를 분배하므로 사용자가 항상 동일한 서버로 연결되는 것을 보장.
최소 연결(Least Connection)
요청이 들어온 시점에 가장 적은 연결상태를 보이는 서버에 우선적으로 트래픽을 배분하는 방식.
주로 세션이 자주 길어지거나 서버에 분배된 트래픽들이 일정하지 않은 경우 사용.
최소 응답 시간(Least Response Time)
서버의 현재 연결 상태와 응답 시간을 모두 고려하여 트래픽을 배분하는 방식. 가장 적은 연결 상태와 가장 짧은 응답 시간을 보이는 서버에 우선적으로 로드를 배분.
L4 로드 밸런싱 & L7 로드 밸런싱
로드 밸런싱에는 포트 정보를 바탕으로 로드를 분산하는 것이 가능한 L4 로드 밸런싱과 L7 로드 밸런싱이 가장 많이 활용된다.
2. L4 로드 밸런싱 & L7 로드 밸런싱
L4는 Layer 4(전송 계층) 프로토콜, L7은 Layer 7(응용 계층) 프로토콜의 헤더를 부하 분산에 이용해서 붙은 접두사이다.
L4 로드 밸런싱
네트워크 계층(IP, IPX)이나 전송 계층(TCP, UDP)의 정보(IP 주소, 포트 번호, MAC 주소, 전송 프로토콜)를 바탕으로 로드를 분산한다.
- 데이터 안을 들여다보지 않고 패킷 레벨에서만 로드를 분산하기 때문에 속도가 빠르고 효율이 높지만, 섬세한 라우팅이 불가능함.
- 데이터의 내용을 복호화할 필요가 없어 안전함.
- L7 로드 밸런서보다 가격이 저렴함.
- 사용자의 IP가 수시로 바뀌는 경우라면 연속적인 서비스를 제공하기 어려움.
L7 로드 밸런싱
애플리케이션 계층(HTTP, FTP, SMTP)에서 HTTP 헤더, 쿠키 등 사용자의 요청을 기준으로 로드를 분산한다. 즉, 패킷의 내용을 확인하고 그 내용에 따라 로드를 특정 서버에 분배한다.
- 특정한 패턴을 지닌 바이러스를 감지해 네트워크를 보호할 수 있다.
- DoS/DDoS와 같은 비정상적인 트래픽을 필터링할 수 있어 서비스 안정성이 높아 네트워크 보안 분야에서도 활용된다.
- 상위 계층에서 로드를 분산하기 때문에 훨씬 더 섬세한 라우팅이 가능함.
- 캐싱 기능을 제공함.
- 패킷의 내용을 복호화하므로 비용이 높음.
- 클라이언트가 로드밸런서와 인증서를 공유하기 때문에 로드밸런서를 통해 클라이언트의 데이터에 접근할 수 있는 위험성이 존재함.
참조
