DNS 로드밸런싱

• 1개의 도메인에 여러 IP가 등록된 경우 특정 서버에만 많은 요청 몰리지 않게 DNS가 IP 분산하는 것
• 일반 DNS는 두 개 이상의 IP가 있을 때 단순히 라운드로빈 방식으로 응답
• 도메인 1개 - IP 여러개
  • (1) 같은 웹사이트를 제공하는 서버 여러 대인 경우
    • 네이버(서울, 판교, 부산), 카카오...
  • (2) 지리적 분산
    • 사용자가 접속하는 위치에서 가장 가까운 IP 제공
    • 위와는 스케일이 다름
    • 미국 IP, 유럽 IP, 아시아 IP...

같은 도메인에 대해 서버 여러 개인 경우 DB처리

• 공유DB 사용
  • 일반적인 방식
  • 모든 서버가 하나의 중앙 DB에 연결되어 데이터 공유
  • (1)번 경우에 사용
• DB 복제
  • 서버마다 DB 가지고 DB 서로 복제되어 동기화
  • 한 서버에서 데이터 변경되면 다른 DB에도 정보 업데이트
  • (2)번 경우에 사용

DNS 로드밸런싱의 문제점

• DNS는 설정된 서비스 상태의 정상 여부를 확인(헬스체크)하지 않고 설정된 값을 무조건 응답
• 서비스(서버2)에 문제가 있을 때 DNS 서버는 이것을 감지하지 못하고 비정상 상태의 IP 주소 응답
• DNS 서버만으로는 가용성을 높이기엔 부적합
  • 가용성 구성 : 서버가 여러 대 있을 때 하나가 고장나도 다른 서버 IP 보내줘서 서비스 중단 안되게 하는 것

DNS는 이런 서비스 실패 뿐만 아니라 네트워크 지연, 성능, 트래픽 유입을 고려하지 않고 단지 라운드로빈을 통해 응답을 함

GSLB (Global Server Load Balancing)

• DNS 로드밸런싱의 문제점 해결
• DNS 역할 + 연결된 서비스가 정상적인지 헬스체크 후 정상적인 레코드만 응답

• 서비스가 불가능한 경우(서버2) 해당 IP 주소를 가진 레코드를 잠시 내림
• 사용자는 정상적인 서비스 주소만 응답받음

GSLB 구성 방식

cf. 네임서버

1. 도메인 자체를 GSLB로 사용하는 경우

• 도메인 구입 시 도메인에 대한 권한을 가지는 네임서버를 GSLB로 지정하고, GSLB에서 도메인에 대한 모든 레코드 등록해서 처리
• GSLB 자체가 도메인의 네임서버 역할
• 헬스체크 불필요한 경우에도 GSLB 통하기 때문에 부하 발생
• 동작방식
  

2. 도메인 내의 특정 레코드만 GSLB로 사용하는 경우

• DNS에서 도메인 설정 시 GSLB를 사용하려는 레코드에 대해서만 GSLB로 처리하게 설정

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DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

• 호스트가 네트워크와 통신하기 위해서 IP 주소 및 네트워크 정보(서브넷 마스크, 게이트웨이, DNS 주소) 설정이 필요
• '정적 할당'은 수동으로 직접 설정해서 고정된 IP 주소를 가지는 것
  
• '동적 할당'은 자동으로 설정해서 특별한 경우 제외한 일반적인 사용자들이 기본으로 사용하는 방식
  

DHCP

• 네트워크 장치에 동적으로 IP 주소, 네트워크 정보를 할당할 때 사용되는 프로토콜
  • 공인/사설 IP 모두 해당
    • 가정용 공유기 - DHCP 서버 역할 수행(사설 IP)
    • ISP - DHCP 서버 역할 수행(공인 IP)
  • IP의 종류가 중점이 아니라 IP 값이 자동으로 할당되는지가 중점
• 자동으로 할당되고 사용되지 않으면 회수되어 한정된 IP주소 유용하게 사용 가능
• 사용자가 직접 입력하면서 발생할 수 있는 오류, 중복 IP 할당 문제 등 예방

동작 방식

• 호스트가 IP를 자동으로 할당받는 과정
  

1. DHCP Discover

• 클라이언트가 DHCP 서버를 찾기 위해 브로드캐스트로 요청 전송
  • 클라이언트와 DHCP 서버가 같은 네트워크 안에 존재해야 함
• 아직 IP가 없으므로 출발지는 zero IP 주소(0.0.0.0)
• UDP 사용(IP 없어서)

2. DHCP Offer

• 1번 메시지 수신한 DHCP 서버가 클라이언트에 할당할 IP 주소, 서브넷, 게이트웨이, DNS 정보, Lease Time(임대 시간) 정보 포함한 DHCP 메시지 전송
  • 별도의 설정이 없으면 DHCP IP Pool에서 임의로 할당
  • 특정 클라이언트의 MAC 주소와 IP 주소를 사전에 정의해두면 설정된 IP를 할당할 수 있음, DHCP를 사용하면서도 고정된 IP 할당 가능
• 참고한 책에서는 브로드캐스트 방식을 사용해 전송된다고 하지만, 실제로는 브로드캐스트, 유니캐스트 둘 다 사용 (MAC 주소 통해 유니캐스트 가능, 4번에서 좀 더 자세히 설명)

3. DHCP Request

• 2번에서 제안받은 IP주소(Requested IP)와 DHCP 서버 정보를 포함한 요청 전송
• DHCP Offer을 여러 서버에서 받을 수 있음
  선택한 IP 주소를 보내준 서버 말고 다른 DHCP 서버에게 offer을 취소했다는 알림과 선택된 IP를 다른 서버에서 사용하지 않게 설정하기 위해 브로드캐스트

4. DHCP Acknowledgement

• 3번 요청을 받으면 DHCP 서버에 해당 IP를 어떤 클라이언트가 언제부터 사용했는 지 정보를 기록하고 3번 요청을 정상적으로 수신했다는 응답 전송
• 클라이언트는 응답을 받으면 할당받은 IP를 로컬에 설정하고 사용하기 시작
• 참고한 책에서는 위 이미지와 같이 브로드캐스트 방식을 사용해 전송된다고 하지만, 일반적으로는 유니캐스트 방식 사용
  • 참고
  • IP 할당되지 않았는데 유니캐스트 가능한 이유?
    -> 같은 네트워크 안에서 통신하므로 MAC 주소만으로 클라이언트에게 전송할 수 있음
  • 브로드캐스트로 전송되는 경우?
    -> DHCP 프로세스가 비정상적으로 진행된 경우
    • DHCP 서버가 클라이언트의 MAC 주소를 정확히 인식하지 못할 때
    • Ack를 브로드캐스트하면, 클라이언트가 제대로 Ack를 받을 가능성이 높아지므로, 네트워크의 안정성을 높임

Lease Time

• 클라이언트가 DHCP 서버에서 할당받은 IP를 사용할 수 있는 임대 시간
• DHCP Offer 과정에서 지정
• 임대 시간이 만료되었을 때 클라이언트가 계속 IP를 사용 중인 경우 갱신을 통해 IP를 반환하지 않고 계속 사용 가능

갱신 과정

• 임대 시간의 50%가 지나면 갱신 과정 수행
• 만약 50%가 지난 시점에 갱신에 실패하면 75%가 지난 시점에 갱신 다시 시도
  이때도 실패하면 추가 갱신 X, 임대 시간이 모두 지나고 IP 반납 후 다시 처음부터 IP 할당 받아야 함
• DHCP 서버 정보와 이미 사용중인 IP 정보가 있으므로 Discover, Offer 과정은 생략하고 Request, Ack 요청으로만 갱신
• 유니캐스트
• 특별히 권고하는 임대 시간이 정해져 있지는 않음
  • 30분 ~ n시간
    • 클라이언트가 불특정하고 자주 바뀌는 경우
    • 공항, 카페, 도서관...
  • 1주일~
    • 가정용 네트워크, IP 소모가 많지 않은 소규모 네트워크
  • n주 이상
    • 서버, 프린터, 네트워크 장비 등 고정된 장치

DHCP 릴레이

• DHCP를 통한 IP 할당 과정은 브로드캐스트 방식이 사용되므로 클라이언트와 DHCP 서버가 같은 네트워크 안에 존재해야 함 (각 네트워크마다 DHCP 서버가 존재해야 함)
• 공유기처럼 간단한 장비로 DHCP 사용할 때는 괜찮지만, 네트워크 영역이 여러 개인 환경(서브넷, VLAN...)에서 DHCP를 사용한다면 각 네트워크마다 DHCP 서버 개별적으로 구축해야 함

DHCP 릴레이 에이전트

• DHCP 서버 한 대로 여러 네트워크의 IP 주소를 할당할 수 있는 기능
• 클라이언트 → (브로드캐스트) → DHCP 릴레이 에이전트 수신 → (유니캐스트) → DHCP 서버
• 일반적으로 라우터 or L3 스위치에 구현