로드 밸런싱이란 무엇인가요?

로드 밸런싱은 애플리케이션을 지원하는 리소스 풀 전체에 네트워크 트래픽을 균등하게 배포하는 방법입니다. 최신 애플리케이션은 수백만 명의 사용자를 동시에 처리하고 정확한 텍스트, 비디오, 이미지 및 기타 데이터를 빠르고 안정적인 방식으로 각 사용자에게 반환해야 합니다. 이렇게 많은 양의 트래픽을 처리하기 위해 대부분의 애플리케이션에는 데이터가 중복되는 리소스 서버가 많이 있습니다. 로드 밸런서는 사용자와 서버 그룹 사이에 위치하며 보이지 않는 촉진자 역할을 하여 모든 리소스 서버가 동일하게 사용되도록 하는 디바이스입니다.

로드 밸런싱의 이점은 무엇인가요?

로드 밸런싱은 애플리케이션 서버와 방문자 또는 클라이언트 간의 인터넷 트래픽을 지시하고 제어합니다. 결과적으로 애플리케이션의 가용성, 확장성, 보안 및 성능이 향상됩니다.

애플리케이션 가용성

서버 장애 또는 유지 관리로 인해 애플리케이션 가동 중지 시간이 늘어 방문자가 애플리케이션을 사용할 수 없게 될 수 있습니다. 로드 밸런서는 서버 문제를 자동으로 감지하고 클라이언트 트래픽을 사용 가능한 서버로 리디렉션하여 시스템의 내결함성을 높입니다. 로드 밸런싱을 사용하여 다음 태스크를 더 쉽게 수행할 수 있습니다.

  • 애플리케이션 가동 중지 없이 애플리케이션 서버 유지 관리 또는 업그레이드 실행
  • 백업 사이트에 자동 재해 복구 제공
  • 상태 확인을 수행하고 가동 중지를 유발할 수 있는 문제 방지

애플리케이션 확장성

로드 밸런서를 사용하여 여러 서버 간에 네트워크 트래픽을 지능적으로 전달할 수 있습니다. 로드 밸런싱이 다음을 수행하므로 애플리케이션에서 수천 개의 클라이언트 요청을 처리할 수 있습니다.

  • 한 서버에서 트래픽 병목 현상 방지
  • 필요한 경우 다른 서버를 추가하거나 제거할 수 있도록 애플리케이션 트래픽을 예측합니다.
  • 안심하고 조정할 수 있도록 시스템에 중복성을 추가합니다.

애플리케이션 보안

로드 밸런서에는 인터넷 애플리케이션에 또 다른 보안 계층을 추가할 수 있는 보안 기능이 내장되어 있습니다. 이는 공격자가 서버 장애를 일으키는 수백만 개의 동시 요청으로 애플리케이션 서버를 가득 채우는 분산 서비스 거부 공격을 처리하는 데 유용한 도구입니다. 로드 밸런서는 다음을 수행할 수도 있습니다.

  • 트래픽 모니터링 및 악성 콘텐츠 차단
  • 공격 트래픽을 여러 백엔드 서버로 자동으로 리디렉션하여 영향 최소화
  • 추가 보안을 위해 네트워크 방화벽 그룹을 통해 트래픽 라우팅

애플리케이션 성능

로드 밸런서는 응답 시간을 늘리고 네트워크 지연 시간을 줄여 애플리케이션 성능을 향상시킵니다. 다음과 같은 몇 가지 중요한 태스크를 수행합니다.

  • 서버 간에 로드를 균등하게 배포하여 애플리케이션 성능 향상
  • 클라이언트 요청을 지리적으로 더 가까운 서버로 리디렉션하여 지연 시간 단축
  • 물리적 및 가상 컴퓨팅 리소스의 신뢰성 및 성능 보장

로드 밸런싱 알고리즘이란 무엇인가요?

로드 밸런싱 알고리즘은 로드 밸런서가 서로 다른 클라이언트 요청 각각에 가장 적합한 서버를 결정하기 위해 따르는 규칙 세트입니다. 로드 밸런싱 알고리즘은 크게 2가지 범주로 나뉩니다.

정적 로드 밸런싱

정적 로드 밸런싱 알고리즘은 고정된 규칙을 따르며 현재 서버 상태와 무관합니다. 다음은 정적 로드 밸런싱의 예제입니다.

라운드 로빈 방식

서버에는 클라이언트에게 요청을 전송할 위치를 알려주는 IP 주소가 있습니다. IP 주소는 기억하기 어려운 긴 숫자입니다. 이를 쉽게 하기 위해 도메인 이름 시스템은 웹 사이트 이름을 서버에 매핑합니다. 브라우저에 aws.amazon.com을 입력하면 먼저 요청이 당사의 이름 서버로 전달되고 이름 서버는 IP 주소를 브라우저로 반환합니다.

라운드 로빈 방식에서는 권한 있는 이름 서버가 특수 하드웨어나 소프트웨어 대신 로드 밸런싱을 수행합니다. 이름 서버는 서버 팜에 있는 여러 서버의 IP 주소를 차례대로 또는 라운드 로빈 방식으로 반환합니다.

가중 기반 라운드 로빈 방식

가중치 기반 라운드 로빈 로드 밸런싱에서는 우선순위 또는 용량에 따라 각 서버에 서로 다른 가중치를 할당할 수 있습니다. 가중치가 높은 서버는 이름 서버에서 들어오는 애플리케이션 트래픽을 더 많이 수신합니다.

IP 해시 방식

IP 해시 방법에서 로드 밸런서는 클라이언트 IP 주소에 대해 해싱이라고 하는 수학적 계산을 수행합니다. 클라이언트 IP 주소를 숫자로 변환한 다음 개별 서버에 매핑합니다.

동적 로드 밸런싱 

동적 로드 밸런싱 알고리즘은 트래픽을 배포하기 전에 서버의 현재 상태를 검사합니다. 다음은 동적 로드 밸런싱 알고리즘의 몇 가지 예제입니다.

최소 연결 방법

연결은 클라이언트와 서버 간의 개방형 통신 채널입니다. 클라이언트는 서버에 첫 번째 요청을 전송할 때 서로 활성 연결을 인증하고 설정합니다. 최소 연결 방법에서 로드 밸런서는 활성 연결이 가장 적은 서버를 확인하고 해당 서버로 트래픽을 전송합니다. 이 방법에서는 모든 연결에 모든 서버에 대해 동일한 처리 능력이 필요하다고 가정합니다.

가중치 기반 최소 연결 방법

가중치 기반 최소 연결 알고리즘은 일부 서버가 다른 서버보다 더 많은 활성 연결을 처리할 수 있다고 가정합니다. 따라서 각 서버에 다른 가중치 또는 용량을 할당할 수 있으며 로드 밸런서는 용량별 연결이 가장 적은 서버로 새 클라이언트 요청을 전송합니다.

최소 응답 시간 방법

응답 시간은 서버가 들어오는 요청을 처리하고 응답을 전송하는 데 걸리는 총 시간입니다. 최소 응답 시간 방법은 서버 응답 시간과 활성 연결을 결합하여 최상의 서버를 결정합니다. 로드 밸런서는 이 알고리즘을 사용하여 모든 사용자에게 더 빠른 서비스를 보장합니다.

리소스 기반 방법

리소스 기반 방법에서 로드 밸런서는 현재 서버 부하를 분석하여 트래픽을 배포합니다. 에이전트라고 하는 특수 소프트웨어는 각 서버에서 실행되며 컴퓨팅 용량 및 메모리와 같은 서버 리소스의 사용량을 계산합니다. 그런 다음 로드 밸런서는 해당 서버에 트래픽을 배포하기 전에 에이전트에 충분한 여유 리소스가 있는지 확인합니다.

로드 밸런싱은 어떻게 작동하나요?

회사는 일반적으로 여러 서버에서 애플리케이션을 실행합니다. 이러한 서버 배열을 서버 팜이라고 합니다. 애플리케이션에 대한 사용자 요청은 먼저 로드 밸런서로 이동합니다. 그런 다음 로드 밸런서는 요청을 처리하는 데 가장 적합한 서버 팜의 단일 서버로 각 요청을 라우팅합니다.

로드 밸런싱은 레스토랑에서 관리자가 수행하는 작업과 같습니다. 5명의 웨이터가 있는 식당을 생각해 보세요. 고객이 웨이터를 선택할 수 있는 경우 한두 명의 웨이터는 업무에 과부하가 걸리고 나머지는 유휴 상태일 수 있습니다. 이러한 경우가 발생하지 않도록 레스토랑 관리자는 고객에게 가장 적합한 특정 웨이터에게 고객을 할당합니다.

로드 밸런싱 유형으로 무엇이 있나요?

로드 밸런서가 트래픽을 리디렉션하기 위해 클라이언트 요청에서 확인하는 콘텐츠에 따라 로드 밸런싱을 3가지 주요 범주로 분류할 수 있습니다.

애플리케이션 로드 밸런싱

복잡한 최신 애플리케이션에는 단일 애플리케이션 기능을 전담하는 여러 서버를 포함하는 여러 서버 팜이 있습니다. Application Load Balancer는 HTTP 헤더 또는 SSL 세션 ID와 같은 요청 콘텐츠를 확인하여 트래픽을 리디렉션합니다. 

예를 들어, 전자 상거래 애플리케이션에는 제품 디렉터리, 장바구니 및 결제 기능이 있습니다. Application Load Balancer는 이미지와 비디오를 포함하지만 열린 연결을 유지할 필요가 없는 서버에 제품 검색 요청을 전송합니다. 이에 비해 많은 클라이언트 연결을 유지하고 장바구니 데이터를 오랫동안 저장할 수 있는 서버로 장바구니 요청을 전송합니다.

네트워크 로드 밸런싱

Network Load Balancer는 IP 주소 및 기타 네트워크 정보를 검사하여 트래픽을 최적으로 리디렉션합니다. 애플리케이션 트래픽의 소스를 추적하고 여러 서버에 고정 IP 주소를 할당할 수 있습니다. Network Load Balancer는 앞에서 설명한 고적 및 동적 로드 밸런싱 알고리즘을 사용하여 서버 로드를 배포합니다.

글로벌 서버 로드 밸런싱

글로벌 서버 로드 밸런싱은 지리적으로 분산된 여러 서버에서 발생합니다. 예를 들어, 회사는 여러 데이터 센터, 여러 국가 및 전 세계의 타사 클라우드 제공업체에 서버를 둘 수 있습니다. 이 경우 로컬 로드 밸런서는 리전 또는 영역 내에서 애플리케이션 로드를 관리합니다. 그리고 클라이언트와 지리적으로 더 가까운 서버 대상으로 트래픽을 리디렉션하려고 합니다. 서버 장애가 발생한 경우에만 클라이언트의 지리적 영역 외부의 서버로 트래픽을 리디렉션할 수 있습니다.

DNS 로드 밸런싱

DNS 로드 밸런싱에서는 도메인의 리소스 풀에서 네트워크 요청을 라우팅하도록 도메인을 구성합니다. 도메인은 웹 사이트, 메일 시스템, 인쇄 서버 또는 인터넷을 통해 액세스할 수 있는 다른 서비스에 해당할 수 있습니다. DNS 로드 밸런싱은 애플리케이션 가용성을 유지하고 전역적으로 분산된 리소스 풀에서 네트워크 트래픽을 분산하는 데 유용합니다. 

로드 밸런싱 기술 유형으로 무엇이 있나요?

로드 밸런서는 하드웨어 로드 밸런서와 소프트웨어 로드 밸런서의 2가지 유형 중 하나입니다.

하드웨어 로드 밸런서

하드웨어 기반 로드 밸런서는 수 기가바이트의 트래픽을 안전하게 처리하고 수백 개의 서로 다른 서버로 리디렉션할 수 있는 하드웨어 어플라이언스입니다. 데이터 센터에 저장하고 가상화를 사용하여 중앙에서 관리할 수 있는 여러 디지털 또는 가상 로드 밸런서를 만들 수 있습니다.

소프트웨어 로드 밸런서

소프트웨어 기반 로드 밸런서는 모든 로드 밸런싱 기능을 수행하는 애플리케이션입니다. 소프트웨어 로드 밸런서를 모든 서버에 설치하거나 완전관리형 타사 서비스로 액세스할 수 있습니다.

하드웨어 로드 밸런서와 소프트웨어 로드 밸런서 비교

하드웨어 로드 밸런서는 초기 투자, 구성 및 지속적인 유지 관리가 필요합니다. 또한 최대 용량으로 하드웨어 로드 밸런서를 사용하지 않을 수도 있습니다. 특히 피크 시간 트래픽 급증을 처리하는 용도로만 하드웨어 로드 밸런서를 구매하는 경우 더욱 그렇습니다. 트래픽 볼륨이 현재 용량을 초과하여 급증하면 다른 로드 밸런서를 구매하여 설정할 수 있을 때까지 사용자에게 영향이 있습니다.

반대로 소프트웨어 기반 로드 밸런서는 훨씬 더 유연합니다. 쉽게 스케일 업하거나 스케일 다운할 수 있으며 최신 클라우드 컴퓨팅 환경과 더 잘 호환됩니다. 또한 시간이 지남에 따라 설정, 관리 및 사용하는 데 드는 비용도 줄어듭니다.

AWS는 로드 밸런싱에 관해 어떤 도움을 줄 수 있나요?

Elastic Load Balancing(ELB)은 수신 애플리케이션 트래픽을 AWS 및 온프레미스 리소스 전반의 여러 대상 및 가상 어플라이언스에 자동으로 배포하는 완전관리형 로드 밸런싱 서비스입니다. 이를 사용하여 복잡한 구성이나 API 게이트웨이 없이 최신 애플리케이션을 조정할 수 있습니다. ELB를 사용하여 네 가지 유형의 소프트웨어 로드 밸런서를 설정할 수 있습니다.

  • Application Load Balancer는 HTTP 기반 요청에 대한 트래픽을 라우팅합니다.

  • Network Load Balancer는 IP 주소를 기반으로 트래픽을 라우팅합니다. TCP와 UDP(User Datagram Protocol) 기반 요청의 균형을 맞추는 데 이상적입니다.

  • Gateway Load Balancer는 트래픽을 타사 가상 어플라이언스로 라우팅합니다. 네트워크 방화벽과 같은 타사 어플라이언스를 확장 가능하고 관리하기 쉬운 방식으로 네트워크 트래픽에 통합하는 데 이상적입니다.

  • Classic Load Balancer는 다른 고객과 공유하는 단일 플랫 네트워크인 Amazon EC2-Classic 네트워크의 애플리케이션으로 트래픽을 라우팅합니다.

요구 사항에 따라 로드 밸런서를 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 글로벌 해충 방제 브랜드인 Terminix는 Gateway Load Balancer를 사용하여 300% 더 많은 처리량을 처리합니다. 스포츠 중계를 위한 인공 지능 기반 추적 기술을 제공하는 회사인 Second Spectrum은 AWS Load Balancer Controller를 사용하여 호스팅 비용을 90% 절감합니다. 학교에서 컴퓨터 과학에 대한 액세스를 확대하는 데 전념하는 비영리 단체인 Code.org는 Application Load Balancer를 사용하여 온라인 코딩 이벤트 중 트래픽의 400% 급증을 효율적으로 처리합니다.

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