TCP 프록시 부하 분산 개요

Google Cloud TCP 프록시 부하 분산을 사용하면 전 세계의 모든 사용자에게 단일 IP 주소를 사용할 수 있습니다. TCP 프록시 부하 분산기는 자동으로 트래픽을 사용자와 가장 가까운 백엔드로 라우팅합니다.

전역 부하 분산을 사용하려면 기본 등급인 프리미엄 등급의 네트워크 서비스 등급을 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 부하 분산이 리전별로 처리됩니다.

TCP 프록시 부하 분산은 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)의 포트 25와 같이 잘 알려진 특정 포트의 TCP 트래픽용입니다. 자세한 내용은 포트 사양을 참조하세요. 동일한 포트에서 암호화되는 클라이언트 트래픽의 경우 SSL 프록시 부하 분산을 사용합니다.

Google Cloud 부하 분산기의 차이점에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하세요.

TCP 프록시 부하 분산은 클라이언트 트래픽의 IPv4 주소 및 IPv6 주소를 모두 지원합니다. 클라이언트 IPv6 요청은 부하 분산 레이어에서 종료된 후 IPv4를 통해 백엔드로 프록시 처리됩니다.

TCP 프록시 부하 분산을 사용하면 부하 분산 계층에서 클라이언트 TCP 세션을 종료한 다음 TCP 또는 SSL을 사용하여 백엔드 인스턴스로 트래픽을 전달할 수 있습니다.

TCP 프록시 부하 분산 예시

TCP 프록시 부하 분산을 사용하면 TCP 연결을 통해 들어오는 트래픽이 부하 분산 레이어에서 종료된 후 이용 가능한 가장 가까운 백엔드로 프록시 처리됩니다.

이 예시에서 서울 및 보스턴에 있는 사용자의 트래픽 연결은 부하 분산 레이어에서 종료됩니다. 이러한 연결은 1a2a로 표시되어 있습니다. 부하 분산기에서 선택한 백엔드 인스턴스로 별도의 연결이 설정됩니다. 이러한 연결은 1b2b로 표시되어 있습니다.

TCP 종료를 사용하는 Cloud Load Balancing(확대하려면 클릭)
TCP 종료를 사용하는 Cloud Load Balancing(확대하려면 클릭)

TCP 프록시 부하 분산을 전역 부하 분산 서비스로 구성할 수 있습니다. 이 구성을 사용하면 백엔드를 여러 리전에 배포할 수 있으며 전역 부하 분산은 자동으로 트래픽을 사용자와 가장 가까운 리전에 전달합니다. 트래픽 집중 리전의 경우 부하 분산기가 자동으로 새 연결을 사용 가능한 용량이 있는 다른 리전에 전달합니다. 기존 사용자 연결은 현재 리전에 계속 유지됩니다.

이점

다음은 TCP 프록시 부하 분산을 사용할 때의 몇 가지 장점입니다.

  • 지능형 라우팅. 부하 분산기는 용량이 있는 백엔드 위치로 요청을 라우팅할 수 있습니다. 반대로 L3/L4 부하 분산기는 용량에 관계없이 리전 백엔드로 라우팅해야 합니다. 더 스마트한 라우팅을 사용하면 x*N이 아니라 N+1 또는 N+2에서 프로비저닝할 수 있습니다.

  • 보안 패치 적용. TCP 스택에 취약점이 발생하면 Cloud Load Balancing은 백엔드가 안전하게 유지되도록 자동으로 부하 분산기에 패치를 적용합니다.

  • TCP 프록시 부하 분산은 25, 43, 110, 143, 195, 443, 465, 587, 700, 993, 995, 1883, 3389, 5222, 5432, 5671, 5672, 5900, 5901, 6379, 8085, 8099, 9092, 9200, 9300 포트를 지원합니다.

네트워크 서비스 등급의 부하 분산기 동작

TCP 프록시 부하 분산은 프리미엄 등급의 전역 서비스입니다. 하나의 백엔드 서비스만 가질 수 있으며 여러 리전에서 백엔드를 가질 수 있습니다(프리미엄 등급). 트래픽은 다음과 같이 백엔드에 할당됩니다.

  1. 클라이언트가 요청을 전송하면 부하 분산 서비스는 소스 IP 주소에서 요청의 대략적인 출처를 확인합니다.
  2. 부하 분산 서비스는 백엔드 서비스가 소유한 백엔드의 위치, 백엔드의 전체 용량, 현재 총 사용량을 확인합니다.
  3. 사용자에게 가장 가까운 백엔드 인스턴스에 이용 가능한 용량이 있으면 요청은 가장 가까운 백엔드 집합으로 전달됩니다.
  4. 한 리전에 수신되는 요청은 해당 리전의 이용 가능한 모든 백엔드 인스턴스에 균등하게 분산됩니다. 하지만 부하가 아주 적은 경우에는 분산이 균등하지 않게 나타날 수 있습니다.
  5. 지정한 리전에 이용 가능한 용량이 있는 정상 백엔드 인스턴스가 없는 경우 부하 분산기는 이용 가능한 용량이 있는 가장 가까운 다음 리전으로 요청을 전송합니다.

표준 등급에서 TCP 프록시 부하 분산은 리전 서비스입니다. 백엔드는 모두 부하 분산기의 외부 IP 주소 및 전달 규칙에서 사용하는 리전에 있어야 합니다.

구성요소

TCP 프록시 부하 분산기의 구성요소는 다음과 같습니다.

전달 규칙 및 주소

전달 규칙은 IP 주소, 포트, 프로토콜별로 트래픽을 백엔드 서비스 1개 이상과 대상 프록시로 구성된 부하 분산 구성으로 라우팅합니다.

각 전달 규칙은 애플리케이션의 DNS 레코드에 사용할 수 있는 단일 IP 주소를 제공합니다. DNS 기반 부하 분산은 필요 없습니다. 사용할 수 있는 고정 IP 주소를 예약하거나 Cloud Load Balancing에서 IP 주소를 하나 할당하도록 할 수 있습니다. 고정 IP 주소를 예약하는 것이 좋습니다. 그렇지 않으면 전달 규칙을 삭제하고 새 규칙을 만들 때마다 DNS 레코드를 새로 할당된 임시 IP 주소로 업데이트해야 합니다.

대상 프록시

TCP 프록시 부하 분산은 클라이언트에서 TCP 연결을 종료하고 백엔드에 새 연결을 만듭니다. 기본적으로 원래 클라이언트 IP 주소와 포트 정보는 유지되지 않습니다. 이 정보를 유지하려면 PROXY 프로토콜을 사용하면 됩니다. 대상 프록시는 들어오는 요청을 직접 백엔드 서비스로 라우팅합니다.

백엔드 서비스

백엔드 서비스는 들어오는 트래픽을 연결된 백엔드 1개 이상에 전달합니다. 각 백엔드는 인스턴스 그룹 또는 네트워크 엔드포인트 그룹과 제공 용량 메타데이터로 구성됩니다. 백엔드 제공 용량은 CPU 또는 초당 요청 수(RPS)를 기반으로 합니다.

TCP 프록시 부하 분산기마다 하나의 백엔드 서비스 리소스가 있습니다. 백엔드 서비스 변경사항은 즉시 적용되지 않습니다. 변경사항이 Google 프런트엔드(GFE)에 적용되는 데 몇 분 정도 걸릴 수 있습니다.

각 백엔드 서비스는 사용 가능한 백엔드에 수행할 상태 확인을 지정합니다.

사용자에 대한 중단이 최소화되도록 백엔드 서비스에서 연결 드레이닝을 사용 설정할 수 있습니다. 이러한 중단은 백엔드가 종료되거나 수동으로 삭제되거나 자동 확장 처리 과정에서 삭제될 때 발생할 수 있습니다. 연결 드레이닝을 사용하여 서비스 중단을 최소화하기에 대해 자세히 알아보려면 연결 드레이닝 사용 설정을 참조하세요.

백엔드 프로토콜

TCP 프록시 부하 분산기에 백엔드 서비스를 구성할 때 백엔드 서비스가 백엔드와 통신하는 데 사용할 프로토콜을 설정합니다. SSL 또는 TCP를 선택할 수 있습니다. 부하 분산기는 사용자가 지정한 프로토콜만 사용하고 다른 프로토콜과의 연결 협상을 시도하지 않습니다.

방화벽 규칙

백엔드 인스턴스는 부하 분산기 GFE/상태 확인 범위에서의 연결을 허용해야 합니다. 즉, 130.211.0.0/2235.191.0.0/16의 트래픽이 백엔드 인스턴스 또는 엔드포인트에 도달하도록 허용하는 방화벽 규칙을 만들어야합니다. 이러한 IP 주소 범위는 상태 확인 패킷과 백엔드로 전송되는 모든 부하 분산 패킷의 소스로 사용됩니다.

이 방화벽 규칙에 대해 구성하는 포트는 백엔드 인스턴스 또는 엔드포인트에 대한 트래픽을 허용해야 합니다.

  • 각 전달 규칙에서 사용하는 포트를 허용해야 합니다.
  • 각 백엔드 서비스에 구성된 각 상태 확인에 사용하는 포트를 허용해야 합니다.

방화벽 규칙은 Google 프런트엔드(GFE) 프록시가 아닌 VM 인스턴스 수준에서 구현됩니다. Google Cloud 방화벽 규칙을 사용하여 트래픽이 부하 분산기에 도달하는 것을 막을 수 없습니다.

상태 확인 프로브와 130.211.0.0/2235.191.0.0/16의 트래픽을 허용해야 하는 이유에 대한 자세한 내용은 프로브 IP 범위 및 방화벽 규칙을 참조하세요.

소스 IP 주소

각 백엔드 가상 머신(VM) 인스턴스 또는 컨테이너에서 확인되는 패킷의 소스 IP 주소는 다음 범위의 IP 주소입니다.

  • 35.191.0.0/16
  • 130.211.0.0/22

실제 부하 분산 트래픽의 소스 IP 주소는 상태 확인 프로브 IP 범위와 같습니다.

백엔드에서 확인되는 트래픽의 소스 IP 주소는 부하 분산기의 Google Cloud 외부 IP 주소가 아닙니다. 다시 말해 HTTP, SSL 또는 TCP 세션이 두 개 있습니다.

  • 원래 클라이언트에서 부하 분산기(GFE)로 이동하는 세션 1:

    • 원본 IP 주소: 원래 클라이언트 또는 클라이언트가 NAT 뒤에 있는 경우 외부 IP 주소입니다.
    • 대상 IP 주소: 부하 분산기의 IP 주소입니다.
  • 부하 분산기(GFE)에서 백엔드 VM 또는 컨테이너로 이동하는 세션 2:

    • 소스 IP 주소: IP 주소는 35.191.0.0/16 또는 130.211.0.0/22 범위 중 하나입니다.

      실제 소스 주소는 예측할 수 없습니다.

    • 대상 IP 주소: Virtual Private Cloud(VPC) 네트워크의 백엔드 VM 또는 컨테이너의 내부 IP 주소입니다.

분산 모드

백엔드 서비스에 백엔드를 추가할 때 부하 분산 모드를 설정합니다.

TCP 프록시 부하 분산의 경우 분산 모드는 CONNECTION 또는 UTILIZATION일 수 있습니다.

부하 분산 모드가 CONNECTION이면 백엔드에서 처리할 수 있는 동시 연결 수에 따라 부하가 분산됩니다. 매개변수 maxConnections(리전 관리형 인스턴스 그룹 제외), maxConnectionsPerInstance, maxConnectionsPerEndpoint 중 하나를 정확하게 지정해야 합니다.

부하 분산 모드가 UTILIZATION이면 인스턴스 그룹의 인스턴스 사용률에 따라 부하가 분산됩니다.

부하 분산기 유형과 지원되는 부하 분산 모드 비교에 대한 자세한 내용은 부하 분산 방법을 참조하세요.

세션 어피니티

세션 어피니티는 백엔드가 정상이고 용량이 있는 한 동일한 클라이언트의 모든 요청을 동일한 백엔드로 전송합니다.

TCP 프록시 부하 분산은 동일한 클라이언트 IP 주소의 모든 요청을 동일한 백엔드에 전달하는 클라이언트 IP 어피니티를 제공합니다.

열린 포트

TCP 프록시 부하 분산기는 역방향 프록시 부하 분산기입니다. 부하 분산기는 수신 연결을 종료한 후 부하 분산기에서 백엔드로 새 연결을 엽니다. 역방향 프록시 기능은 Google 프런트엔드(GFE)에서 제공합니다.

GFE에는 다른 Google Cloud 부하 분산기와 다른 Google 서비스를 지원하는 열린 포트가 여러 개 있습니다. 부하 분산기의 외부 IP 주소에 대해 보안 또는 포트 검사를 실행하면 추가 포트가 열려 있는 것처럼 보입니다.

이는 TCP 프록시 부하 분산기에 영향을 주지 않습니다. SSL 부하 분산기의 정의에 사용되는 외부 전달 규칙은 특정 포트 집합만 참조할 수 있습니다. 다른 TCP 대상 포트를 사용하는 트래픽은 부하 분산기의 백엔드로 전달되지 않습니다. 승인되지 않은 포트에 대한 TCP 세션을 열어서 추가 포트에 대한 트래픽이 처리되지 않는지 확인할 수 있습니다. 요청을 처리하는 GFE가 TCP 재설정(RST) 패킷으로 연결을 닫습니다.

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