클라우드 인프라 환경에서 웹 서비스의 안정성과 확장성을 확보하기 위한 로드밸런서(Load Balancer), 들어보셨나요? 로드 밸런스를 쉽게 설명하고자 고속도로 톨게이트를 예시로 들어볼게요. 통행량이 증가하는 명절연휴에 톨게이트가 1개만 열려 있다면 차가 정말 많이 막히고 지나가는데 오래 걸리겠죠? 그에 반해 톨게이트가 10개 열려있다면 훨씬 빨리 통과 할 수 있을 것 입니다. 이때 골고루 통행량을 나눠주는 역할을 하는 교통경찰이 로드밸런스라고 할 수 있습니다.
트래픽 분산의 원리를 기반으로, 로드밸런서는 수많은 사용자 요청을 여러 서버에 고르게 분산시켜 시스템 과부하를 방지하고, 성능을 최적화합니다. 특히 AWS, Azure, GCP와 같은 대표적인 클라우드 플랫폼은 각기 다른 로드밸런서 솔루션을 제공하며, 특징과 활용 방식에서 차이를 보입니다. 아래에서는 세 가지 플랫폼의 로드밸런서 구조를 비교하고, 트래픽 분산이 실제로 어떻게 이루어지는지 적어보도록 하겠습니다.
또한, 아래에서 이야기하는 L4, L7계층이 다소 생소한 분들을 위해 추가 설명을 하자면, L4 계층은 우체국에서 배달할 때 내용은 어떠한 종류의 우편물인지 확인하지 않고 주소만 보고 빠르게 배달하는 우체부로 비유할 수 있습니다. 장점은 속도가 아주 빠르고 단점이라고 하면, 자세한 건 모른다는 거죠. 하지만 L7계층의 경우 편지 내용까지 확인하여 어떤 우편물인지 확인하고 그 분야 전문 배달부에게 배달해 준다고 생각하면 이해가 쉬울 것 같습니다. 이 경우, 장점은 똑똑하고 정확하지만 단점은 조금 느리다는 점이 있습니다.
AWS 로드밸런서의 특징과 트래픽 분산 방식
AWS(Amazon Web Services)는 로드밸런서 서비스를 통해 트래픽을 효율적으로 관리할 수 있는 세 가지 주요 옵션을 제공합니다: Application Load Balancer(ALB), Network Load Balancer(NLB), Gateway Load Balancer(GLB)입니다. ALB는 주로 웹 애플리케이션의 HTTP/HTTPS 트래픽을 처리하며, L7 계층에서 동작합니다. 요청 URL, 헤더, 쿠키 등을 기준으로 세부 라우팅이 가능하여 다양한 조건별 분산이 가능합니다. NLB는 TCP 및 UDP 트래픽을 고속으로 처리하며, L4 계층 기반으로 빠른 응답과 대규모 트래픽에 최적화되어 있습니다. GLB는 보안 및 트래픽 모니터링을 위한 가상 어플라이언스를 통과시키는 데 사용됩니다. 트래픽 분산 원리는 헬스체크와 라우팅 알고리즘에 의해 구현됩니다. 예를 들어, ALB는 백엔드 인스턴스의 상태를 주기적으로 점검하고, 장애가 감지되면 해당 인스턴스를 자동으로 제외합니다. 또한 라운드로빈, 최소 연결 수, IP 해시 등의 방식으로 요청을 분산시켜 서버 간 부하를 최소화합니다. AWS의 장점은 다양한 기능과 자동 확장성, 세부적인 모니터링 도구(CloudWatch 등) 제공에 있습니다. 하지만 요금 구조가 복잡하여 비용 관리에 신중해야 합니다.
Azure 로드밸런서의 구조와 분산 전략
Microsoft Azure에서는 크게 Azure Load Balancer와 Application Gateway를 통해 트래픽을 분산시킬 수 있습니다. Azure Load Balancer는 L4 계층 기반이며, TCP/UDP 트래픽을 처리합니다. 내부용과 공용용 두 가지로 구성되어 내부 네트워크 또는 인터넷에서 오는 요청을 분산시킬 수 있습니다. Application Gateway는 L7 계층의 로드밸런서로, URL 기반 라우팅 및 SSL 종료 기능을 제공합니다. 특히 Web Application Firewall(WAF)과 연동되어 보안성이 뛰어납니다. Azure 로드밸런서의 트래픽 분산 원리는 ‘해시 기반’입니다. 클라이언트 IP, 포트, 프로토콜 정보를 조합해 해시를 생성하고, 이를 기반으로 트래픽을 특정 백엔드 풀에 전달합니다. 이 방식은 세션 지속성을 높이며, 요청 분산의 일관성을 유지하는 데 효과적입니다. 또한, Azure는 로드밸런서를 자동 확장 가능한 가상 머신 스케일 세트와 연동해 서버의 수를 동적으로 조절함으로써, 트래픽 급증 시에도 안정적으로 대응할 수 있습니다. 단점으로는 설정 UI가 직관적이지 않아 초기 학습에 시간이 걸릴 수 있으며, 일부 기능이 지역마다 제한될 수 있습니다.
GCP의 트래픽 처리 방식과 로드밸런서 기능
Google Cloud Platform(GCP)은 Global Load Balancer 구조를 통해 다른 플랫폼과 차별화된 글로벌 트래픽 분산 기능을 제공합니다. GCP의 로드밸런서는 L4/L7 통합, 멀티 리전 지원, Anycast IP 기반의 글로벌 접근성을 특징으로 합니다. HTTP(S) Load Balancer는 L7 계층에서 동작하며, 전 세계적으로 트래픽을 분산시킬 수 있습니다. 사용자의 위치에 따라 가장 가까운 리전에 요청을 전달하여 지연 시간을 줄입니다. TCP/SSL Load Balancer는 L4 계층에서 동작하며, SSL 종료 및 고속 트래픽 처리를 지원합니다. GCP는 특히 Cloud Armor와 연동하여 보안 필터링도 가능하며, Traffic Director를 통해 마이크로서비스 기반 아키텍처에서도 정교한 트래픽 분산이 가능합니다. 트래픽 분산의 핵심은 Anycast IP를 통해 단일 글로벌 IP로 접근하더라도, 자동으로 가장 적합한 리전으로 라우팅된다는 점입니다. 이는 라우팅 최적화, 장애 자동 대응, 글로벌 서비스 가용성 확보에 큰 장점이 됩니다. GCP 로드밸런서의 주요 장점은 설정의 간편함과 빠른 배포, 글로벌 트래픽 처리 능력입니다. 반면, 사용자가 세세한 설정을 하기엔 다소 유연성이 떨어지는 편이며, 구체적인 모니터링 기능은 AWS에 비해 제한적일 수 있습니다.
AWS, Azure, GCP의 로드밸런서는 각각의 클라우드 철학에 맞춰 트래픽 분산 방식과 기능이 다르게 설계되어 있습니다. AWS는 세분화된 로드밸런서 옵션과 모니터링 기능이 뛰어나며, Azure는 보안 중심의 구성과 해시 기반 분산이 특징이고, GCP는 글로벌 트래픽 처리에 강점을 보입니다. 서비스 규모, 보안 요구사항, 위치기반 트래픽 분산 필요성 등을 고려하여 로드밸런스를 선택하는 것이 중요합니다.