로드 밸런싱과 트래픽 분산 전략

로드 밸런싱과 트래픽 분산 전략

1. 문제 상황: 트래픽 급증으로 인한 서버 과부하

운영 중인 웹 애플리케이션에서 특정 시간대에 접속자가 급격히 증가하면서 다음과 같은 문제가 발생했다.

• 단일 서버에서 모든 요청을 처리하느라 응답 속도가 느려짐
• CPU 및 메모리 사용량이 급증하여 서버가 다운되는 경우 발생
• 특정 사용자 요청이 지연되거나 처리되지 않는 문제 발생
• 서비스 가용성이 낮아져 사용자 경험이 저하됨

이러한 문제를 해결하기 위해 로드 밸런싱 기법을 적용하여 트래픽을 여러 서버로 분산할 필요가 있다.

2. 해결 과정: 로드 밸런싱 개념과 적용 방법

2.1 로드 밸런싱이란?

로드 밸런싱(Load Balancing)은 여러 대의 서버에 요청을 균등하게 분배하여 부하를 줄이고, 서버 장애 시에도 서비스가 원활하게 운영될 수 있도록 하는 기술이다.

이를 위해 주로 다음과 같은 로드 밸런서(Load Balancer)를 사용한다.

• Nginx
• HAProxy
• AWS ELB (Elastic Load Balancer)
• Cloudflare Load Balancer

2.2 로드 밸런싱 방식

로드 밸런싱은 여러 방식으로 구현할 수 있다.

1) 라운드 로빈 (Round Robin)

가장 간단한 방식으로, 서버 리스트를 순환하며 요청을 분배한다.

예를 들어, 서버 A, B, C가 있을 경우 요청이 다음과 같이 분배된다.

• 첫 번째 요청 → 서버 A
• 두 번째 요청 → 서버 B
• 세 번째 요청 → 서버 C
• 네 번째 요청 → 다시 서버 A

2) 가중치 라운드 로빈 (Weighted Round Robin)

각 서버의 성능에 따라 가중치를 부여하여 요청을 배분한다.

server backend1 weight=3;
server backend2 weight=2;
server backend3 weight=1;

위 설정에서는 성능이 좋은 backend1 서버가 더 많은 요청을 처리하도록 조정된다.

3) IP 해시 (IP Hash)

사용자의 IP 주소를 해싱하여 특정 서버에 고정적으로 연결하는 방식이다. 세션 유지가 필요한 경우 유용하다.

upstream backend {
    hash $remote_addr consistent;
    server backend1;
    server backend2;
}

4) 최소 연결 (Least Connections)

현재 연결 수가 가장 적은 서버에 요청을 보내는 방식이다. 동적인 요청이 많은 경우 유용하다.

upstream backend {
    least_conn;
    server backend1;
    server backend2;
}

3. Nginx를 활용한 로드 밸런싱 설정

여러 개의 애플리케이션 서버에 트래픽을 분산하기 위해 Nginx를 활용할 수 있다.

3.1 Nginx 설치 및 설정

Ubuntu에서 Nginx를 설치한다.

sudo apt update
sudo apt install nginx -y

/etc/nginx/nginx.conf 파일을 수정하여 로드 밸런싱을 설정한다.

1) 기본 라운드 로빈 방식

http {
    upstream backend {
        server 192.168.1.10;
        server 192.168.1.11;
        server 192.168.1.12;
    }

    server {
        listen 80;

        location / {
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

2) 가중치 기반 로드 밸런싱

upstream backend {
    server 192.168.1.10 weight=3;
    server 192.168.1.11 weight=2;
    server 192.168.1.12 weight=1;
}

3) 최소 연결 방식

upstream backend {
    least_conn;
    server 192.168.1.10;
    server 192.168.1.11;
    server 192.168.1.12;
}

설정을 적용한 후 Nginx를 재시작한다.

sudo systemctl restart nginx

4. 클라우드 로드 밸런서 활용

AWS, GCP, Azure 등의 클라우드 환경에서는 관리형 로드 밸런서를 사용할 수 있다.

4.1 AWS ELB (Elastic Load Balancer)

AWS ELB를 활용하면 서버 상태를 자동으로 감지하고, 장애 발생 시 다른 서버로 트래픽을 우회할 수 있다.

• ALB (Application Load Balancer): HTTP/HTTPS 기반 로드 밸런싱
• CLB (Classic Load Balancer): 기본적인 로드 밸런싱
• NLB (Network Load Balancer): 네트워크 레벨 로드 밸런싱

5. 최종 정리

로드 밸런싱을 적용하면 시스템 부하를 분산하여 성능을 개선하고, 서버 장애 발생 시에도 서비스 지속성을 보장할 수 있다.

핵심 요약:

• 로드 밸런싱은 서버 부하를 줄이고, 트래픽을 효율적으로 분산하는 기술
• 라운드 로빈, 최소 연결, IP 해시, 가중치 방식 등 다양한 로드 밸런싱 전략 활용 가능
• Nginx를 활용하여 직접 로드 밸런싱 설정 가능
• AWS ELB와 같은 클라우드 기반 로드 밸런서 활용 가능
• 올바른 로드 밸런싱 전략을 적용하면 서버 성능을 최적화하고 장애 대응력을 강화할 수 있음

이러한 전략을 적용하면 대량의 트래픽을 효과적으로 처리하고, 안정적인 서비스를 제공할 수 있다.