1. 개요
SPoF (Single Point of Failure)
SPoF는 시스템 구성 요소 중에서 특정 요소가 고장 나면 전체 시스템의 기능이 중단되는 지점을 의미한다. 이를 "단일 장애점"이라고도 하며, 고가용성을 요구하는 네트워크, 소프트웨어, 상용 시스템에서는 SPoF가 있는 구조가 바람직하지 않다.
SPoF를 방지하려면 각 요소가 고장나더라도 시스템 전체에 영향을 주지 않도록 이중화하여 설계해야 한다.
Time To Market
- 인프라의 주요 목표 중 하나는 서비스를 신속하게 출시할 수 있는 민첩성을 확보하는 것이다. 이를 Time to Market이라 하며, 인프라가 신속히 제공될 수 있어야 한다.
- 인프라 설계 시 SPoF를 없애 전체 서비스의 연속성을 유지하는 것이 중요하다.
이중화의 목적
인프라 구성 요소를 여러 개로 중복하여 특정 요소에 문제가 생기더라도 다른 요소로 서비스가 이어질 수 있게 하는 것이 이중화의 핵심이다. 서비스에 필요한 모든 인프라를 출발 지점부터 종점까지 이중화해 데이터 센터까지도 복수로 구성한다.
- DR Center (Disaster Recovery Center)나 Active-Active Center 구성이 대표적이다.
이중화 방식은 각 구성 요소가 동시에 동작하는 Active-Active 형태와 하나는 대기 상태로 있다가 문제가 발생 시 전환하는 Active-Standby 형태로 나뉜다. 예를 들어, 스위치 이중화 시 Spanning Tree Algorithm을 이용해 장애를 해결하는 방식이 Active-Standby 구조다.
- Fault Tolerance: 이중화된 인프라 덕분에 서비스의 연속성을 보장하는 구조를 말한다.
Active-Active 구성은 동시에 요청을 처리할 수 있어 처리량이 증가하지만, 특정 지점에 장애가 발생하면 처리 용량이 절반으로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 각 인프라가 6G 처리 능력을 가지는 경우, 평상시에는 12G를 처리할 수 있으나, 장애 발생 시 6G로 줄어들게 된다.
2. 서버의 네트워크 이중화 설정
Windows에서는 team 또는 teaming, Linux에서는 bond 또는 bonding을 사용해 네트워크 이중화를 설정할 수 있다.
team이나 bond는 논리적 인터페이스로, 여러 물리적 인터페이스를 하나의 논리적 인터페이스로 구성하여 네트워크 장비 이중화를 실현한다. 이를 통해 Active-Active 상태에서 각 인터페이스가 모두 활성화되어 동작하게 된다.
단, 서버 자체에서는 LACP(Link Aggregation Control Protocol)를 사용해야 Active-Active 구조가 가능하다.
3. 게이트웨이 이중화
동일 서브넷의 내부 네트워크에서 통신 시, ARP(Address Resolution Protocol)를 사용해 직접 통신한다. 이를 L2 통신이라고 하며, 라우터 없이 진행된다. 반면, 서브넷이 다를 경우에는 L3 통신으로, 라우터가 필요하다.
- 게이트웨이 설정이 없거나 잘못되면 외부 네트워크와 통신이 불가능해진다.
- 게이트웨이에 장애가 발생하면 외부와의 통신이 끊길 수 있다.
게이트웨이 이중화에는 두 장비가 동일 IP 주소를 공유해야 하며, 이를 위해 FHRP (First Hop Redundancy Protocol)을 사용한다.
- FHRP는 가상의 IP와 MAC 주소를 부여해 게이트웨이를 Active-Standby 형태로 운영할 수 있게 한다.
Anycast Gateway
Anycast Gateway는 SDN(Software-Defined Network) 기반의 오버레이 네트워크에서 가까운 라우터가 요청을 처리하도록 하는 방식이다. 이 방식을 사용하면 자원 낭비를 줄이고, CDN(Content Delivery Network)에서도 활용된다.
- 이 방식을 통해 트래픽이 분산되어 처리되며, 장애 발생 시에도 다른 위치에서 서비스를 이어갈 수 있어 가용성을 높인다.