로드밸런서 (Load Balancer)

1. 로드밸런서란?

로드밸런서는 서버에 대한 트래픽을 분산시켜주는 장비나 소프트웨어를 말합니다. 서버에 접속하는 클라이언트가 많을 때, 로드밸런서를 사용하여 서버 부하를 분산시키면서 서비스의 안정성과 가용성을 높일 수 있습니다.

로드밸런서는 클라이언트와 서버 사이에 위치하여, 클라이언트로부터 오는 요청을 여러 대의 서버에 분산시키는 역할을 합니다. 이를 통해 단일 서버에 발생할 수 있는 부하와 장애를 방지하고, 안정적인 서비스를 제공할 수 있습니다.

 

2. 로드밸런서의 기능

로드밸런서는 다음과 같은 기능을 수행합니다.

트래픽 분산

로드밸런서는 여러 대의 서버에 트래픽을 분산시켜주는 역할을 합니다. 클라이언트로부터 오는 요청을 여러 서버로 분산시켜, 각 서버에 걸리는 부하를 균등하게 분산시킵니다.

부하 균형

로드밸런서는 각 서버에 대한 부하를 모니터링하고, 부하가 적은 서버에 더 많은 요청을 할당함으로써 서버의 부하를 균형있게 유지합니다.

장애 대비

로드밸런서는 각 서버의 상태를 모니터링하여, 문제가 발생한 서버를 탐지하고 이를 제외한 나머지 서버로만 트래픽을 분산시키는 등의 처리를 수행하여 전체 시스템의 안정성을 유지합니다.

확장성

로드밸런서는 서버를 추가하여 시스템의 확장성을 높일 수 있습니다. 새로운 서버를 추가하여 로드밸런서에 등록하면, 로드밸런서는 새로운 서버도 트래픽을 분산시키도록 구성할 수 있습니다.

 

3. 로드밸런서의 종류

로드밸런서는 하드웨어 기반과 소프트웨어 기반으로 나뉘며, 그 종류는 다음과 같습니다.

하드웨어 로드밸런서

하드웨어 로드밸런서는 전용 장비로, 높은 처리 성능과 안정성을 보장합니다. 하지만, 구매 비용이 높아서 대규모 트래픽을 처리하는 대규모 기업에서 주로 사용됩니다. 주요 제조사로는 F5 Networks, Citrix, A10 Networks 등이 있습니다.

소프트웨어 로드밸런서

소프트웨어 로드밸런서는 서버에 설치되는 소프트웨어로, 하드웨어 로드밸런서에 비해 비교적 저렴한 비용으로 구성할 수 있습니다. 하지만, 서버에 부담을 줄 수 있으며, 하드웨어 로드밸런서보다 처리 성능이 떨어질 수 있습니다. 대표적인 소프트웨어 로드밸런서로는 HAProxy, Nginx, Apache 등이 있습니다.

클라우드 로드밸런서

클라우드 로드밸런서는 클라우드 서비스 제공 업체가 제공하는 로드밸런서로, 서버 인스턴스를 생성하는 것만으로 로드밸런서를 구성할 수 있습니다. 대표적인 클라우드 로드밸런서로는 AWS ELB, GCP Load Balancer, Azure Load Balancer 등이 있습니다.

 

4. 로드밸런서의 동작 방식

로드밸런서는 여러 대의 서버에 들어오는 요청을 분산하여 처리하기 위해 사용됩니다. 로드밸런서의 동작 방식은 다음과 같습니다.

1. 클라이언트가 로드밸런서에 요청을 보냅니다.
2. 로드밸런서는 요청을 받으면, 자신이 가지고 있는 서버 중 하나를 선택하여 요청을 전달합니다.
3. 선택된 서버는 요청을 처리하고, 결과를 로드밸런서에게 전송합니다.
4. 로드밸런서는 결과를 받으면, 클라이언트에게 응답을 반환합니다.

이때, 로드밸런서는 각 서버의 상태를 모니터링하여 서버의 부하 상태, 가용성 등을 고려하여 요청을 전달합니다. 만약 서버 중 하나가 다운되거나 부하가 매우 높은 경우에는 해당 서버로의 요청을 전달하지 않고, 다른 서버로 요청을 전달합니다. 이를 통해, 서버의 가용성을 높이고, 서비스의 안정성을 유지할 수 있습니다.

 

5. 로드밸런서의 종류

로드밸런서는 다양한 종류가 있으며, 각각의 종류는 다양한 상황에 맞게 사용됩니다. 대표적인 로드밸런서의 종류는 다음과 같습니다.

1) L4 로드밸런서

L4 로드밸런서는 IP 주소와 포트 번호를 기반으로 요청을 분산합니다. TCP, UDP 등의 프로토콜을 지원하며, IP 레벨에서 동작합니다. 이를 통해, 높은 수준의 성능을 제공합니다. 그러나, HTTP와 같은 애플리케이션 레벨의 로드밸런싱은 제공하지 못합니다.

2) L7 로드밸런서

L7 로드밸런서는 애플리케이션 레벨에서 요청을 분산합니다. HTTP, HTTPS 등의 프로토콜을 지원하며, URL, 쿠키, 헤더 등의 정보를 이용하여 요청을 분산합니다. 이를 통해, 더 세밀한 로드밸런싱이 가능합니다. 그러나, 높은 수준의 성능을 제공하기 위해서는 좀 더 많은 처리 비용이 필요합니다.

3) 내부 로드밸런서

내부 로드밸런서는 하나의 데이터 센터 내에서 요청을 분산합니다. 데이터 센터 내에서 서버의 부하를 균형적으로 분산하기 위해 사용됩니다. 일반적으로, L4 또는 L7 로드밸런서를 사용하여 구현됩니다.

4) 전역 로드밸런서

전역 로드밸런서는 여러 개의 데이터 센터에서 요청을 분산합니다. 다수의 지역에서 서비스를 제공하기 위해 사용됩니다. 일반적으로, DNS 라운드 로빈, 글로벌 로드밸런서 등을 사용하여 구현됩니다.

 

6. 로드밸런서의 선택 기준

로드밸런서를 선택할 때는 다음과 같은 기준을 고려해야 합니다.

1) 트래픽 양

로드밸런서를 선택할 때는 트래픽 양을 고려해야 합니다. 대부분의 로드밸런서는 초당 처리할 수 있는 최대 연결 수를 가지고 있으며, 이를 초과하면 서비스가 중단될 수 있습니다. 따라서, 서비스의 예상 트래픽 양을 고려하여 적절한 로드밸런서를 선택해야 합니다.

2) 애플리케이션의 특성

로드밸런서를 선택할 때는 애플리케이션의 특성을 고려해야 합니다. 예를 들어, L4 로드밸런서는 TCP, UDP 등의 프로토콜을 지원하며, IP 레벨에서 요청을 분산합니다. 이에 반해, L7 로드밸런서는 HTTP, HTTPS 등의 프로토콜을 지원하며, 애플리케이션 레벨에서 요청을 분산합니다. 따라서, 애플리케이션의 특성에 맞게 로드밸런서를 선택해야 합니다.

3) 가용성

로드밸런서는 서비스의 가용성을 보장하기 위해 중요합니다. 따라서, 로드밸런서의 가용성을 고려해야 합니다. 예를 들어, 내부 로드밸런서는 하나의 데이터 센터 내에서 요청을 분산하기 때문에 가용성이 높습니다. 그러나, 전역 로드밸런서는 여러 개의 데이터 센터에서 요청을 분산하기 때문에 가용성이 낮을 수 있습니다.

4) 비용

로드밸런서의 비용도 선택 기준 중 하나입니다. 로드밸런서는 일반적으로 비용이 많이 드는 장비입니다. 따라서, 서비스의 예산을 고려하여 적절한 로드밸런서를 선택해야 합니다.