[Network] 로드 밸런서(Load Balancer) 개념 & 유형

 

 

1. 로드 밸런서란?

로드 밸런서(Load Balancer)는 네트워크 트래픽을 여러 서버로 분산하여 부하를 효율적으로 관리하는 기술 및 장치이다. 이를 통해 서버의 성능을 최적화하고 가용성을 높이며 장애를 최소화할 수 있다.

 

✅ 로드 밸런서의 주요 기능

• 트래픽 분산: 여러 서버로 요청을 고르게 분배
• 고가용성(HA, High Availability) 보장: 특정 서버 장애 발생 시 다른 서버로 요청 전달
• 응답 속도 개선: 특정 서버에 과부하가 걸리지 않도록 관리
• 보안 강화: DDoS 방어 및 SSL/TLS 암호화 트래픽 관리

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2. 로드 밸런서 유형

로드 밸런서는 소프트웨어 기반과 하드웨어 기반으로 나뉘며, 동작 방식에 따라 여러 유형이 존재한다.

 

🔹 1️⃣ 네트워크 계층(L4) 로드 밸런서

• TCP/UDP 트래픽을 분산하는 방식
• 클라이언트 요청을 서버의 IP 및 포트 기반으로 라우팅
• 빠른 속도를 제공하지만, 세션 정보 관리 불가
• 예제: AWS Elastic Load Balancer(ELB), HAProxy, F5 LTM

 

🔹 2️⃣ 애플리케이션 계층(L7) 로드 밸런서

• HTTP/HTTPS 요청을 기반으로 로드 밸런싱 수행
• URL, 쿠키, HTTP 헤더 등을 기준으로 트래픽을 특정 서버로 라우팅 가능
• 세션 관리 및 고급 라우팅 지원
• 예제: Nginx, Apache HTTP Server, AWS ALB(Application Load Balancer)

 

🔹 3️⃣ 글로벌 로드 밸런서(Global Load Balancer)

• 다중 데이터센터 또는 클라우드 리전 간 트래픽을 분산
• 장애 발생 시 다른 지역의 서버로 자동 라우팅
• 예제: Google Cloud Load Balancing, Azure Traffic Manager

 

🔹 4️⃣ 하드웨어 로드 밸런서

• 전용 하드웨어 장비를 사용하여 네트워크 부하를 처리
• 높은 성능과 안정성을 제공하지만 비용이 높음
• 예제: F5 Networks, Citrix ADC, A10 Networks

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3. 로드 밸런싱 알고리즘

로드 밸런서는 다양한 알고리즘을 활용하여 트래픽을 분산한다.

 

알고리즘 설명

라운드 로빈(Round Robin)	서버에 순차적으로 요청 분배
가중치 라운드 로빈(Weighted Round Robin)	서버 성능에 따라 가중치를 부여하여 트래픽 분배
최소 연결(Least Connections)	가장 적은 연결을 가진 서버로 트래픽 전달
IP 해시(IP Hashing)	클라이언트 IP를 기반으로 특정 서버에 트래픽 고정
응답 시간 기반(Response Time Based)	가장 빠른 응답을 제공하는 서버로 트래픽 전달

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4. 로드 밸런서 구성 방식

로드 밸런서는 물리적 또는 가상 네트워크 환경에서 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

 

✅ 단일 계층 로드 밸런싱

• 클라이언트 → 로드 밸런서 → 백엔드 서버
• 단순한 구조이지만, 로드 밸런서 자체가 단일 장애점(SPOF)이 될 가능성이 있음

 

✅ 다중 계층 로드 밸런싱

• 클라이언트 → L7 로드 밸런서 → L4 로드 밸런서 → 백엔드 서버
• 애플리케이션 계층과 네트워크 계층에서 부하를 분산하여 성능 최적화 가능

 

✅ 액티브-액티브(Active-Active) 구성

• 여러 로드 밸런서를 동시에 운영하여 트래픽을 공유
• 장애 발생 시 트래픽이 자동으로 다른 노드로 분산

 

✅ 액티브-패시브(Active-Passive) 구성

• 하나의 로드 밸런서가 작동하며, 장애 발생 시 대기 상태의 로드 밸런서가 활성화됨
• 고가용성을 제공하지만 일부 리소스가 비활성 상태로 유지됨

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5. 로드 밸런서 보안 강화 방법

로드 밸런서는 보안 공격으로부터 보호하기 위한 다양한 기능을 포함할 수 있다.

 

🔹 1️⃣ SSL/TLS 암호화 적용

✅ SSL 오프로딩(SSL Offloading) 활용: SSL/TLS 트래픽을 로드 밸런서에서 처리하여 백엔드 서버 부하 감소 ✅ HTTPS 강제 적용 및 최신 암호화 프로토콜 사용

 

🔹 2️⃣ 방화벽 및 접근 제어

✅ IP 허용 목록 및 차단 목록(ACL) 설정 ✅ DDoS 방어 솔루션 연계: AWS Shield, Cloudflare 등과 연동하여 보호 강화

 

🔹 3️⃣ 세션 관리 및 보안 정책 강화

✅ 세션 지속성(Session Persistence) 설정: 클라이언트 요청이 동일한 서버로 유지되도록 설정 ✅ 웹 애플리케이션 방화벽(WAF) 연동: OWASP Top 10 공격 차단

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6. 로드 밸런서 활용 사례

 

✅ 웹 애플리케이션 부하 분산

• 다중 웹 서버를 운영하는 환경에서 로드 밸런서를 사용하여 트래픽을 효율적으로 관리
• 예: Nginx + AWS ALB 조합을 통한 웹 서비스 최적화

 

✅ 마이크로서비스 아키텍처(MSA) 지원

• API Gateway와 함께 로드 밸런서를 활용하여 마이크로서비스 간 트래픽 분산
• 예: Kubernetes Ingress + HAProxy 조합을 통한 컨테이너 트래픽 관리

 

✅ 클라우드 환경에서의 글로벌 로드 밸런싱

• 여러 데이터센터 간 부하를 분산하여 가용성을 극대화
• 예: Google Cloud Load Balancer를 활용한 다중 리전 트래픽 분산

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7. 결론

로드 밸런서는 네트워크 트래픽을 최적화하고 서버의 가용성을 높이는 핵심 기술이다.

• L4와 L7 로드 밸런서를 적절히 활용하여 네트워크 성능을 개선해야 함
• 부하 분산 알고리즘과 보안 정책을 조합하여 최적의 로드 밸런싱 환경을 구축해야 함
• 클라우드 및 온프레미스 환경에 맞춰 로드 밸런서를 선택하고 활용하는 것이 중요

적절한 로드 밸런싱 전략을 도입하면 서비스 가용성을 극대화하고 사용자 경험을 향상시킬 수 있다.