DNS 부하 분산이란 무엇이고 어떻게 작동하나요?

DNS 로드 밸런싱은 들어오는 네트워크 트래픽을 여러 서버나 리소스에 분산시켜 부하를 여러 서버 인스턴스에 분산함으로써 서비스나 애플리케이션의 가용성, 확장성, 성능을 향상시킵니다. 이는 여러 서버에 부하를 분산하는 간단하고 효율적인 방법을 제시합니다. 

DNS는 종종 인터넷의 전화번호부로 설명되는데, 그 이유는 f5.com이나 amazon.com과 같은 웹사이트 도메인 이름을 서버가 인터넷에 연결된 웹사이트와 장치를 식별하는 데 사용하는 숫자형 IP 주소로 변환하기 때문입니다. 이 과정을 DNS 확인이라고 합니다. DNS 확인 중에 사용자의 브라우저는 DNS 서버에 연결하여 대상 웹사이트의 정확한 숫자 IP 주소를 요청합니다. 

DNS 리졸버는 도메인의 DNS 서버에 도메인의 A 레코드(주소 레코드)를 쿼리하여 요청된 도메인 이름과 연관된 IP 주소를 조회합니다. 이 레코드는 도메인 이름을 하나 이상의 IP 주소에 매핑합니다. DNS 확인자는 도메인 이름을 다른 도메인 이름에 별칭으로 매핑하거나 부모 도메인과 하위 도메인 간에 매핑하는 CNAME(정식 이름) 레코드를 발견할 수도 있습니다.

오늘날 대부분의 도메인은 서버 장애에 대비하거나 많은 트래픽 양을 처리하기 위해 여러 개의 DNS 서버를 사용합니다. 이러한 서로 다른 서버 인스턴스는 모두 다른 IP 주소를 사용하므로 도메인에 대한 수신 요청을 처리할 수 있습니다. 따라서 DNS 쿼리는 DNS 쿼리에 대한 응답으로 여러 IP 주소 목록을 반환합니다. DNS 로드 밸런서는 DNS 쿼리에 대한 응답으로 공유할 IP 주소를 선택하기 위한 다양한 방법 또는 규칙을 사용하여 연결 트래픽이 여러 개의 사용 가능한 서버에 분산되도록 합니다.

CNAME 레코드는 단일 도메인 이름이 다른 도메인과 동일한 IP 주소로 확인될 수 있도록 하므로 DNS 부하 분산에도 유용할 수 있습니다. CNAME은 로드 밸런서의 도메인 이름이나 로드 밸런싱을 사용하는 기본 도메인 이름을 가리키도록 설정할 수 있습니다. 

DNS 로드 밸런싱은 들어오는 네트워크 트래픽을 여러 서버 인스턴스로 분산시켜 부하를 분산시키고 애플리케이션이나 서비스의 가용성과 성능을 향상시킵니다. 한 서버를 사용할 수 없게 되거나 과부하가 걸리면 DNS 확인자는 나머지 서버에 IP 주소를 계속 제공하여 중복성과 장애 조치 기능을 보장합니다.

DNS 부하 분산과 기존 부하 분산은 비슷한 목적을 가지고 있지만, 네트워크 스택의 다른 계층에서 작동하며 몇 가지 주요 차이점이 있습니다.

DNS 부하 분산은 애플리케이션 계층 7의 DNS 수준에서 작동하며 TCP/IP 모델의 전송 계층에서 UDP(사용자 데이터그램 프로토콜)를 사용하여 데이터를 전송합니다. 하지만 UDP는 속도와 가벼운 패킷으로 인해 DNS의 경우 TCP보다 선호됩니다. 

DNS 부하 분산을 구현하는 것은 다른 부하 분산 솔루션에 비해 비교적 간단하며 특히 예산이 부족한 중소기업에 유용합니다.  복잡한 구성이나 전용 로드 밸런서 하드웨어 또는 소프트웨어가 필요하지 않으므로 IT 리소스가 제한적인 조직에서도 사용하기 쉽습니다. DNS 부하 분산은 사용자를 다른 지리적 지역에 있는 서버로 연결하도록 구성할 수도 있습니다. 이 기능은 GDPR 준수를 위해 가장 가까운 애플리케이션 인스턴스로 트래픽을 유도하거나 트래픽을 라우팅할 수 있으므로 전 세계에 지사를 둔 조직에 특히 유용합니다.

반면, 기존의 부하 분산은 전송 계층 4나 애플리케이션 계층 7에서 작동합니다. 4계층 로드 밸런서는 네트워크 및 전송 계층 프로토콜(IP, TCP, UDP)에서 발견된 데이터에 따라 작동합니다. 7계층 로드 밸런서는 HTTP와 같은 애플리케이션 계층 프로토콜에서 찾은 데이터를 기반으로 요청을 분산합니다. 이러한 로드 밸런서는 일반적으로 하드웨어나 소프트웨어를 사용하여 클라이언트 요청을 여러 서버 또는 서버 인스턴스에 분산하는 전용 장치입니다.

이러한 로드 밸런서는 더욱 고급 기능을 제공하고 트래픽 분산을 더욱 세부적으로 제어합니다. 클라이언트 요청 분산은 일반적으로 전용 로드 밸런서 장치 또는 서비스에 의해 제어되며, 이는 성능 및 기타 요소에 따라 동적으로 결정을 내릴 수 있습니다. 이러한 부하 분산 장치나 서비스는 보다 고급 알고리즘을 수행하고 서버 상태를 모니터링하고, 비정상적인 서버에서 정상적인 서버로 트래픽을 자동으로 제거하거나 리디렉션하는 상태 검사를 포함할 수도 있습니다. 이를 통해 더 높은 가용성과 장애 내구성이 제공됩니다.

DNS 라운드 로빈은 DNS를 사용하여 다양한 서버와 연결된 IP 주소 목록을 순환하면서 클라이언트 요청을 분산시키는 기본적인 로드 밸런싱 형태입니다. 각 클라이언트 요청은 자동으로 목록에 있는 다음 IP 주소로 전송됩니다. DNS 라운드 로빈은 서로 다른 IP 주소와 관련된 여러 개의 A 레코드만 구성하면 되므로 설정 및 관리가 비교적 간단합니다. 이러한 A 레코드를 업데이트하면 변경 사항이 적용됩니다. 

안타깝게도 DNS 부하 분산을 이렇게 간단하게 구현하더라도 안정성과 효율성을 제한하는 근본적인 문제가 있습니다. 가장 중요한 점은 DNS가 서버나 네트워크 중단이나 오류를 확인하지 않으므로 서버가 다운되거나 접근할 수 없는 경우에도 항상 도메인에 대해 동일한 IP 주소 집합을 반환한다는 것입니다. 서버를 사용할 수 없게 되면 DNS 라운드 로빈 로드 밸런싱은 DNS 레코드를 수동으로 업데이트할 때까지 해당 서버로 트래픽을 라우팅할 수 있습니다.

또 다른 문제는 확인된 주소가 일반적으로 중간 DNS 서버( 리졸버 라고 함)와 클라이언트 모두에 의해 캐시되기 때문에 발생합니다. 이는 성능을 개선하고 네트워크의 DNS 트래픽 양을 줄이기 위한 것입니다. 해결된 각 주소에는 유효 수명( 수명 또는 TTL 이라고 함)이 할당되지만, 수명이 길면 클라이언트가 서버 그룹의 변경 사항을 적시에 알지 못할 수 있으며, 수명이 짧으면 정확도는 향상되지만 캐싱이 원래 완화하려고 했던 처리 및 DNS 트래픽이 증가합니다.

반면, 고급 부하 분산 기술은 기능이 더 풍부하고 정교한 알고리즘, 상태 점검 및 트래픽 관리 기능을 포함하여 트래픽을 효율적으로 분산하고 높은 가용성, 확장성 및 최적화된 성능을 보장합니다. 이러한 배포 메커니즘에는 보다 효율적이고 동적인 트래픽 배포 및 관리를 위한 가중 라운드 로빈, 최소 연결 또는 응답 시간 기반 라우팅이 포함되어 있어 복잡하고 수요가 많은 환경에 적합합니다. 

부하 분산은 현대의 네트워크 환경에서 트래픽 흐름을 관리하고 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다. 부하가 많이 걸리거나 서버 장애가 발생하더라도 시스템 가용성과 반응성을 유지하면서 원활하고 반응성 있는 사용자 경험을 제공하는 데 도움이 됩니다. 

DNS 부하 분산을 사용하면 네트워크 트래픽을 여러 서버나 데이터 센터에 분산할 수 있습니다. 이는 특히 전자 상거래 웹사이트, 소셜 미디어 플랫폼, 온라인 스트리밍 서비스 등에서 콘텐츠 전송과 대량의 트래픽 처리에 중요합니다. 이를 통해 다른 서버가 활용도가 낮은 반면, 어떤 서버도 트래픽으로 인해 과부하나 병목 현상이 발생하지 않도록 보장하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 최적의 리소스 활용이 촉진되고 서버 과부하를 방지하는 데 도움이 됩니다.

DNS 부하 분산은 높은 가용성을 제공하는 데에도 도움이 됩니다. 들어오는 트래픽을 여러 서버나 서버 인스턴스에 분산함으로써 단일 장애 지점의 위험을 줄일 수 있습니다. 하드웨어 장애, 유지 관리 또는 기타 문제로 인해 하나의 서버를 사용할 수 없게 되면 로드 밸런서는 트래픽을 정상적인 서버로 리디렉션하여 서비스 가동 중지 시간을 최소화할 수 있습니다. 

서비스나 애플리케이션에 대한 수요가 증가함에 따라 로드 밸런싱을 통해 풀에 더 많은 서버를 수평적으로 추가하여 리소스를 쉽게 확장할 수 있습니다. 이러한 확장성은 증가하는 트래픽을 처리하고 시스템이 성능 저하 없이 증가하는 사용자 기반을 수용할 수 있도록 하는 데 필수적입니다. 로드 밸런서는 서버 부하, 장애 내구성, 클라이언트와의 근접성과 같은 요소를 고려하여 사용자가 낮은 지연 시간과 빠른 응답 시간을 경험할 수 있도록 보장합니다.

부하 분산 전략의 선택은 애플리케이션이나 조직의 구체적인 요구 사항과 제약에 따라 달라지며, 데이터베이스 아키텍처, 애플리케이션의 특성, 서버 용량, 작업 부하 특성과 같은 요인에 따라 달라질 수 있습니다.

가중 라운드 로빈은 풀 내의 다양한 서버 노드에 서로 다른 가중치나 우선순위를 할당하여 들어오는 클라이언트 요청의 분산에 영향을 미치는 부하 분산 전략입니다. 이 전략은 하드웨어 사양이나 성능 용량이 다른 서버를 다룰 때 특히 유용합니다. 가중치를 할당함으로써, 더 강력한 서버가 더 많은 트래픽을 처리하게 됩니다.

이러한 접근 방식은 클라이언트와 다양한 서버 위치의 지리적 근접성을 고려하고 가중치를 사용하여 클라이언트 요청의 분산에 영향을 미칩니다. 로드 밸런서는 클라이언트 요청의 지리적 위치와 사용 가능한 서버 위치 또는 데이터 센터를 알고 있습니다. 그런 다음 이 정보는 요청을 처리하는 데 가장 가깝거나 최적의 서버 위치를 식별하는 데 사용됩니다. 지리적 부하 분산은 글로벌 사용자 기반과 여러 데이터 센터 또는 서버 위치를 갖춘 조직에 특히 유용합니다. 이를 통해 여러 지역에서 일관된 사용자 경험을 보장할 수 있습니다.

동적 로드 밸런싱은 서버나 네트워크의 현재 상태에 따라 네트워크 트래픽 분산을 실시간으로 조정하는 것을 의미합니다. 동적 로드 밸런서는 풀에 있는 서버의 상태와 성능을 모니터링하여 서버 가용성, 응답 시간, CPU 사용률, 메모리 사용량 및 기타 측정 항목을 확인합니다. 수집된 정보를 토대로, 로드 밸런서는 들어오는 요청을 해당 요청을 처리하는 데 가장 적합한 서버로 동적으로 라우팅합니다. 동적 부하 분산은 트래픽 패턴을 예측할 수 없는 시나리오, 트래픽 부하가 자주 변동하는 시나리오 또는 높은 수준의 성능 최적화가 필요한 시나리오에서 사용됩니다. 일반적으로 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 환경, 콘텐츠 전송 네트워크(CDN) 및 작업 부하가 빠르게 변화하는 애플리케이션에 사용됩니다.

DNS 로드 밸런서는 웹사이트나 애플리케이션의 트래픽을 관리하는 데 중요한 도구이므로 올바르게 구성하고 관리하는 것이 중요합니다. 다음 모범 사례는 로드 밸런서가 올바르게 구성되어 사용자와 애플리케이션의 트래픽 수요를 수용할 수 있는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예상되는 트래픽 패턴, 사용자의 지리적 분포, 지연 시간에 대한 민감도, 고가용성 필요성 등과 같은 요소를 포함하여 애플리케이션이나 서비스의 특정 요구 사항을 고려하는 것부터 시작하세요. 로드 밸런서는 특정 트래픽 패턴에 따라 구성될 때 가장 효과적이므로, 웹사이트나 애플리케이션으로 유입되는 트래픽을 연구하고 이에 따라 구성을 최적화하는 데 시간을 투자하세요.

확장성은 인프라의 미래를 준비하는 데 중요한 고려 사항입니다. 조직과 사용자 기반이 성장함에 따라 DNS 부하 분산 요구 사항도 변화할 가능성이 높습니다. 트래픽 수요에 따라 로드 밸런서 솔루션을 확장하거나 축소할 수 있는지 확인하세요. 이러한 탄력성은 리소스를 수요에 따라 동적으로 프로비저닝할 수 있는 클라우드 환경에서 중요합니다.

로드 밸런서에서 최고의 성능을 얻으려면 상태 검사를 구현하고 서버 상태를 지속적으로 모니터링하는 것이 중요합니다. 정기적으로 모든 서버 리소스(메모리 사용률, CPU 사용량 등)를 모니터링하여 잠재적인 문제를 신속하게 식별하고 해결할 수 있습니다.  높은 가용성을 유지하려면 건강에 해로운 서버의 트래픽을 제거하거나 리디렉션하세요.

DNS 부하 분산 구성을 주기적으로 검토하고 변화하는 트래픽 패턴, 서버 성능, 애플리케이션 요구 사항에 따라 최적화하세요.

귀하의 요구 사항을 충족하는 DNS 부하 분산 솔루션을 선택하세요. 지리적 부하 분산, 가중 라우팅, 상태 점검, 웹 애플리케이션과 API에 대한 보안 보호, 관리 용이성과 같은 기능을 고려하세요. 맞춤형 및 DIY 로드 밸런서 솔루션은 특히 매우 구체적인 요구 사항이 있는 조직의 경우 더 큰 제어력과 사용자 정의 기능을 제공하지만, 지속적인 유지 관리, 보안 및 확장성에 대한 책임도 따르므로 이를 과소평가해서는 안 됩니다. 타사 DNS 부하 분산 서비스는 종종 여러 지리적 위치에 있는 분산 서버 네트워크를 운영합니다. 이러한 글로벌 도달 범위를 통해 사용자를 가장 가까운 서버로 효율적으로 안내하여 대기 시간을 줄이고 사용자 경험을 개선할 수 있습니다. 타사 서비스는 일반적으로 다양한 부하 분산 알고리즘을 제공하는데, 이를 통해 사용자의 특정 요구 사항과 서버 기능에 따라 트래픽이 분산되는 방식을 미세하게 조정할 수 있습니다. 서비스 기반 부하 분산 솔루션은 광범위한 트래픽 부하를 처리하도록 설계되었으며 필요에 따라 확장하거나 축소할 수 있습니다.

DNS 로드 밸런싱은 복잡한 구성이나 전용 로드 밸런서 하드웨어 또는 소프트웨어를 요구하지 않으므로 IT 리소스가 제한적인 중소기업이나 조직에 효과적인 트래픽 분산 솔루션입니다.

F5는 다양한 로드 밸런서 제품과 솔루션을 제공합니다. 여기에는 API를 통해 완벽하게 구성 가능하고 DDoS 및 WAF 보호 기능과 재해 복구 기능이 내장된 클라우드 기반 DNS 로드 밸런서 서비스가 포함되며, 구현 및 관리의 복잡성을 단순화합니다. 이 서비스는 높은 성능과 최고의 사용자 경험을 위해 여러 환경에서 애플리케이션 트래픽을 효율적으로 유도하는 글로벌 위치 기반 라우팅을 제공합니다. 시스템은 시스템 상태 검사를 모니터링하여 오류가 발생하거나 성능이 저하된 리소스 인스턴스를 감지하고 클라이언트를 다시 라우팅하여 애플리케이션 및 서비스 가용성을 유지합니다. F5 Distributed Cloud DNS Load Balancer는 애플리케이션이 증가하고 트래픽 패턴이 변경되며 요청 볼륨이 급증함에 따라 수요를 충족하기 위해 글로벌 자동 확장을 제공하지만 유틸리티 기반 가격이 적용됩니다. 필요한 서비스에 대해서만 비용을 지불하면 됩니다. 

또한 F5 NGINX Plus 와 F5 NGINX는 Dropbox, Netflix, Zynga 등 트래픽이 많은 웹사이트에서 사용하는 동급 최고의 로드 밸런싱 솔루션입니다. 전 세계적으로 3억 5천만 개가 넘는 웹사이트가 NGINX Plus와 NGINX 오픈 소스를 통해 콘텐츠를 빠르고 안정적이며 안전하게 전송합니다.

NGINX Plus는 기본 DNS 부하 분산보다 훨씬 더 효과적이고 정확한 다양한 정교한 부하 분산 알고리즘을 제공하며, 모든 알고리즘에서 서버 상태를 확인하여 접근할 수 없는 서버로 요청이 전달되는 것을 방지합니다. 또한 이전에 설명한 문제를 해결하는 DNS 부하 분산 형태를 지원합니다. NGINX Plus 관리자 가이드에서 DNS를 사용하여 HTTP 부하 분산 구성을 참조하세요. NGINX Plus는 소프트웨어 기반이므로 상용 하드웨어에서 실행되며 대부분 경쟁 하드웨어 기반 솔루션보다 훨씬 저렴합니다.