기술나눔

DNS 로드 밸런싱의 기본 구현 원칙

2024-07-12

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DNS(Domain Name System)를 사용한 로드 밸런싱은 요청을 여러 서버로 분산시켜 네트워크 트래픽을 관리하고 리소스 사용을 최적화하는 전략입니다. 다음은 본 기술의 구현원리와 이유, 장점과 단점을 자세히 소개한 것이다.

구현원리

  1. DNS 확인: 사용자가 접속을 시도할 때.www.example.com이러한 도메인 이름의 장치는 DNS 서버에 확인 요청을 보냅니다.
  2. 레코드 유형 : DNS 서버는 여러 유형의 레코드로 구성됩니다. 로드 밸런싱에는 일반적으로 A 레코드(또는 IPv6 주소의 경우 AAAA 레코드)가 사용됩니다. 각 A 레코드는 도메인 이름을 IP 주소에 매핑합니다.
  3. 여러 A 레코드: 로드 밸런싱을 달성하기 위해 도메인 이름은 여러 A 레코드에 해당할 수 있으며 각 레코드는 서로 다른 서버 IP 주소를 가리킵니다.
  4. DNS 응답 : 해결 요청을 받으면 DNS 서버는 특정 정책에 따라 사용자에게 반환할 IP 주소를 하나 이상 선택할 수 있습니다. 이러한 전략에는 폴링, 위치 인식, 체중 분포 등이 포함됩니다.

DNS 부하 분산을 사용하는 이유

  • 트래픽 분산: 단일 서버의 과부하를 방지하고, 여러 서버로 트래픽을 분산시키며, 웹사이트 가용성과 성능을 향상시킵니다.
  • 비용 효율성: DNS 로드 밸런싱은 소프트웨어와 기존 DNS 아키텍처를 사용하기 때문에 일반적으로 하드웨어 로드 밸런서보다 경제적입니다.
  • 구현이 용이함: DNS 로드 밸런싱 설정은 비교적 간단하며 클라이언트 또는 서버 측에 추가 하드웨어를 설치할 필요가 없습니다.
  • 유연성과 확장성: 수요가 증가함에 따라 더 많은 서버 주소를 DNS 레코드에 쉽게 추가할 수 있습니다.

이점

  1. 단순한: 복잡한 네트워크 구성이 필요하지 않으며 DNS 수준에서 설정하면 됩니다.
  2. 비용 효율성: 추가 로드 밸런싱 하드웨어나 소프트웨어를 구매할 필요가 없습니다.
  3. 적응할 수 있는: 전략은 지리적 위치, 서버 용량 및 기타 요인에 따라 유연하게 조정될 수 있습니다.

결점

  1. 캐싱 문제: DNS 레코드를 어디서나 캐싱하면 트래픽이 고르지 않거나 업데이트 지연 문제가 발생할 수 있습니다.
  2. 제한된 세션 지속성: DNS 확인은 각 요청마다 변경될 수 있으므로 사용자의 연속 요청이 항상 동일한 서버로 라우팅된다는 것을 보장하기 어렵습니다.
  3. 세밀한 제어가 부족함: 하드웨어나 다른 고급 로드 밸런싱 기술과 비교하여 DNS 로드 밸런싱은 더 제한적인 제어를 제공하며 복잡한 트래픽 관리를 수행하기가 쉽지 않습니다.
  4. 안전: DNS가 공격을 받거나 변조될 경우 전체 로드밸런싱 시스템의 보안에도 영향을 미치게 됩니다.

로드 밸런싱을 위한 DNS 구성에는 주로 DNS 레코드에 여러 A 또는 AAAA 레코드를 설정하여 각 요청이 다른 서버 IP 주소로 확인될 수 있는 가능성이 포함됩니다. 여기에서는 DNS 레코드를 구성하는 방법을 자세히 소개하고 샘플 코드를 사용하여 프로그램을 통해 이 기능을 구현하는 방법을 설명합니다. 또한 BIND와 같은 관련 오픈 소스 DNS 서버 소프트웨어의 소스 코드를 간략하게 분석합니다.

DNS 레코드 구성

DNS 로드 밸런싱을 구성하려면 도메인 이름의 DNS 설정을 제어할 수 있어야 합니다. 일반적으로 이 작업은 도메인 등록 기관에서 제공하는 제어판에서 수행하거나 DNS 서버(BIND, PowerDNS 등)를 직접 관리하여 수행할 수 있습니다.

예시 단계:

  1. DNS 공급자의 제어판에 로그인합니다.
  2. DNS 관리 영역으로 이동합니다.
  3. 구성할 도메인 이름을 선택합니다.
  4. 각각 다른 서버 IP 주소를 가리키는 여러 개의 A 레코드를 추가합니다.

예를 들어 IP가 있는 서버가 세 대 있는 경우192.168.1.1，192.168.1.2그리고192.168.1.3, 넌 할 수있어www.example.com3개의 A 레코드를 추가합니다.

  1. www.example.com IN A 192.168.1.1
  2. www.example.com IN A 192.168.1.2
  3. www.example.com IN A 192.168.1.3

암호

프로그래밍에서는 스크립트를 사용하여 다음과 같은 라이브러리와 함께 Python을 사용하는 등 DNS 레코드 추가를 자동화할 수 있습니다.dnspython DNS 레코드를 관리합니다. 다음은 Python 코드를 사용하여 DNS 레코드를 추가하는 방법을 보여주는 기본 예입니다(API를 통해 DNS를 관리할 수 있는 권한이 있다고 가정).

  1. import dns.update
  2. import dns.query
  3. import dns.tsigkeyring
  4.  
  5. # 定义认证密钥
  6. keyring = dns.tsigkeyring.from_text({
  7.     'keyname' : 'base64encodedkey=='
  8. })
  9.  
  10. # 创建DNS更新对象
  11. update = dns.update.Update('example.com', keyring=keyring)
  12.  
  13. # 添加A记录
  14. update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.1')
  15. update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.2')
  16. update.add('www', 300, 'A', '192.168.1.3')
  17.  
  18. # 发送更新到DNS服务器
  19. response = dns.query.tcp(update, 'DNS服务器IP')
  20.  
  21. print(response)

소스코드 분석

BIND와 같은 오픈 소스 DNS 서버의 핵심은 DNS 쿼리를 처리하고 DNS 레코드를 유지하는 것입니다. BIND는 C로 작성되었으며 해당 코드 베이스는 ISC 웹사이트나 GitHub에서 찾을 수 있습니다. 다음은 BIND가 DNS 쿼리를 처리하는 방법을 보여주는 단순화된 개념 코드 조각입니다.

  1. void handle_query(int socket, struct dns_query query) {
  2.     struct dns_record records[MAX_RECORDS];
  3.     int count = find_dns_records(query.name, records);
  4.     for (int i = 0; i < count; i++) {
  5.         send_dns_response(socket, records[i]);
  6.     }
  7. }

이 의사코드는 BIND가 DNS 레코드를 조회하고 쿼리를 받은 후 응답하는 방법을 보여줍니다. 실제 BIND 구현에는 다양한 유형의 레코드, 캐시 관리, 오류 처리 등을 처리하기 위해 더 복잡한 논리가 포함됩니다.

이러한 방식으로 DNS 서버는 구성된 여러 A 레코드를 기반으로 하는 폴링 방식으로 서로 다른 IP 주소를 반환할 수 있으므로 간단한 로드 밸런싱을 달성하고 복잡한 세션 관리가 필요하지 않은 시나리오에 적합합니다. 그러나 높은 안정성과 정밀한 제어(예: 위치 기반 확인)가 필요한 애플리케이션 시나리오의 경우 일반적으로 전문적인 DNS 서비스 또는 사용자 지정 개발을 사용해야 합니다.

개인 프로필

그는 30년 이상 기술 연구에 전념해 왔으며, java, linux, javascript, php, css 등 다양한 언어에 능숙하며, 오픈 소스 분야에 많은 공헌을 했습니다. 나중에 참조할 수 있도록 기술 개발의 일부 문제를 공유하는 개발자 문서 스테이션입니다.

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