로드 밸런서란?

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

클라이언트와 서버풀(Server Pool,분산 네트워크를 구성하는 서버들의 그룹) 사이에 위치하며,

한대의 서버로 부해가 집중되지 않도록 트래픽을 관리해 각각의 서버가 최적의 퍼포먼서를 보일 수 있도록 해준다.

 

 

로드밸런싱은 여러대의 서버를 두고 서비스를 제공하는 분산 처리 시스템에서 필요한 기술이다.

 

증가한 트래픽에 대처할 수 있는 방법

 

Scale-up 과 scale-out

Scale-up

서버 자체의 성능을 확장하는 것을 의미한다.

 

Scale-out

기존 서버와 동일하거나 낮은 성능의 서버를 두 대 이상 증설하여 운영하는 것을 의미한다.

이때, Scale-out의 방식으로 서버를 증설하기로 결정했다면 여러대의 서버로 트래픽을 균등하게 분산해주는 로드밸런싱이 필요하다.

 

 

로드밸런싱 기법(로드 밸런싱 알고리즘)

 

• 라운드 로빈 방식(Round Robin Method) 서버에 들어온 요청을 순서대로 돌아가며 배정하는 방식이다. 클라이언트의 요청을 순서대로 분배하기 때문에 여러 대의 서버가 동일한 스펙을 갖고 있고 서버와의 연결(세션)이 오래 지속되지 않는 경우에 활요하기 적합하다.
• 가중 라운드로빈 방식(Weighted Round Robin Method) 각각의 서버마다 가중치를 매기고 가중치가 높은 서버에 클라이언트 요청을 우선적으로 배분해준다. 주로 서버의 트래픽 처리 능력이 상이한경우 사용되는 부하 분산 방식이다. 예) A라는 서버가 5라는 가중치를 가지고 B라는 서버가 2라는 가중치를 갖는다면, 로드 밸런서는 라운드로빈 방식으로 A서버에 5개 B서버에 2개의 요청을 전달한다.
• IP 해시 방식(IP Hash Method) 클라이언트의 IP 주소를 특정 서버로 매핑하여 요청을 처리하는 방식이다. 사용자의 IP를 해싱해(Hashing, 임의의 길이를 지닌 데이터를 고정된 길이의 데이터로 매핑하는것,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 질정하지 않은 경우에 적합한 방식이다.
• 최소 리스폰 타임(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 방식

 

 

부하 분산에는 L4 로드밸런서와 L7로드밸런서가 가장 많이 활용된다. 그 이유는 L4 로드밸런서부터 포트(Port)정보를 바탕으로 로드를 분산하는 것이 가능하기 때문이다. 한대의 서버에 각기 다른 포트번호를 부여하여 다수의 서버 프로그램을 운영하는 경우라면 최소 L4 로드밸런서 이상을 사용해야 한다.

 

 

 

L4? L7? 네트워크 통신 시스템은 크게 일곱 가지의 계층(OSI 7 layers, 개방형 통신을 위한 국제 표준 모델)으로 나뉩니다. 각각의 계층(Layer)이 L1/L2/L3‥‥L7에 해당합니다. 상위 계층에서 사용되는 장비는 하위 계층의 장비가 갖고 있는 기능을 모두 가지고 있으며, 상위 계층으로 갈수록 더욱 정교한 로드밸런싱이 가능합니다.

L4 로드밸런싱

L7 로드밸런싱

L4 로드밸런서는 네트워크 계층(IP, IPX)나 트랜스포트 계층(TCP,UDP)의 정보를 바탕으로 로드를 분산한다. IP주소나 포트번호,MAC주소, 전송 프로토콜에 따라 트래픽을 나누는 것이 가능하다.

반면 L7로드밸런서의 경우 애플리케이션 계층(HTTP,FTP,SMTP)에서 로드를 분산하기 때문에 HTTP헤더,쿠키 등과 같은 사용자의 요청을 기준으로 특정 서버에 트래픽을 분산하는 것이 가능하다. 즉, 패킷의 내용을 확인하고 그 내용에 따라 로드를 특정 서버에 분배하는 것이 가능하다. 위 그림과 같이 URL에 따라 부하는 분산시키거나 HTTP헤더의 쿠키값에 따라 부하를 분산하는 등 클라이언트의 요청을 보다 세분화해 서버에 전달 할 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 있다.

 

참고 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=27046347&memberNo=2521903