HAProxy 완벽 가이드: 설치부터 고급 설정까지

안녕하세요, 오늘은 HAPROXY에 대해 이야기하려고 합니다. HAPROXY는 로드 밸런싱과 고가용성, 보안 등 다양한 목적으로 사용되는 오픈소스 소프트웨어입니다. 이 포스팅에서는 HAPROXY의 기본적인 정보부터 고급 설정까지 자세하게 알아보겠습니다.

HAPROXY란?

HAPROXY는 2001년에 출시된 오픈 소스 소프트웨어로, 처음에는 리눅스 환경에서 로드 밸런싱과 고가용성을 제공하는 목적으로 만들어졌습니다. 오늘날에는 여러 운영 체제와 통합되어 사용되며, 네트워크 트래픽을 효율적으로 관리하기 위한 다양한 고급 기능을 제공합니다. 대형 웹 서비스부터 클라우드 서비스까지, HAPROXY는 다양한 환경에서 높은 성능과 안정성을 보장합니다.

HAPROXY의 역할

고가용성 (High Availability)

HAPROXY는 서버 클러스터 내에서 트래픽을 자동으로 분산시키는 역할을 합니다. 만약 한 서버가 문제를 일으킨다면, HAPROXY는 그 서버를 트래픽에서 자동으로 제외하고 다른 가용한 서버로 연결을 전환합니다. 이러한 고가용성은 24/7 서비스를 제공하는 비즈니스에 있어서 필수적입니다.

세션 지속성 (Session Persistence)

HAPROXY는 사용자가 웹 사이트 내에서 일관된 경험을 갖도록 해줍니다. 예를 들어, 로그인 상태나 장바구니 정보를 유지하기 위해 HAPROXY는 스티키 세션과 같은 기술을 사용하여 특정 사용자의 요청을 항상 동일한 서버로 보내줍니다.

보안 (Security)

HAPROXY는 SSL/TLS 암호화 및 웹 애플리케이션 방화벽과 같은 보안 기능을 제공합니다. 이를 통해 민감한 사용자 데이터를 보호하고, 다양한 웹 공격, 예를 들어 SQL 인젝션이나 DDoS 공격을 방어할 수 있습니다.

HAPROXY의 특징

확장성 (Scalability)

HAPROXY는 작은 규모의 프로젝트부터 대형 데이터 센터에 이르기까지 다양한 환경에서 확장 가능합니다. 즉, 트래픽이 늘어나도 쉽게 대응할 수 있어 비즈니스가 성장할 때 큰 장점을 제공합니다.

프로토콜 다양성 (Protocol Diversity)

HAPROXY는 HTTP, HTTPS, TCP, UDP 등 다양한 프로토콜을 지원합니다. 그래서 웹 애플리케이션 뿐만 아니라 이메일, FTP, VoIP 서비스 등에도 사용할 수 있습니다.

설정의 유연성 (Configurability)

HAPROXY는 XML, JSON과 같은 다양한 데이터 형식과 쉽게 통합될 수 있으며, API를 통한 동적 설정 변경이 가능합니다. 이로 인해 복잡한 네트워크 환경에서도 빠르고 쉽게 설정 변경이 가능합니다.

이렇게 다양한 역할과 특징을 갖춘 HAPROXY는 현대의 다양한 웹 환경과 애플리케이션에 꼭 필요한 도구입니다. 이 소프트웨어를 통해 높은 성능, 안정성, 그리고 보안을 얻을 수 있습니다.

HAPROXY 설치하기

Rocky Linux는 CentOS의 대안으로 떠오르고 있는 엔터프라이즈 급 Linux 배포판입니다. 이 환경에서 HAPROXY를 설치하려면 먼저 하드웨어와 소프트웨어 요구사항을 충족해야 합니다.

필요한 하드웨어와 소프트웨어

하드웨어 요구사항

• CPU: 적어도 2코어 이상
• RAM: 2GB 이상
• 디스크 공간: 최소 10GB

소프트웨어 요구사항

• 운영체제: Rocky Linux
• 네트워크 설정: 고정 IP 주소
• 기타: root 또는 sudo 권한

설치 단계

Linux(Rocky Linux)에서의 설치

1. 패키지 목록 업데이트

Rocky Linux에서도 처음 작업은 패키지 목록을 업데이트하는 것입니다.

sudo dnf update

2. 의존성 패키지 설치

sudo dnf install -y pcre pcre-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel

이렇게 하면 필요한 의존성 패키지들이 설치됩니다.

3. HAPROXY 설치

Rocky Linux에서는 EPEL 저장소를 활용해 HAPROXY를 설치할 수 있습니다.

sudo dnf install -y epel-release
sudo dnf update
sudo dnf install -y haproxy

4. 설정 파일 수정

설치가 완료되면, 설정 파일 /etc/haproxy/haproxy.cfg을 수정합니다. 여기에서는 로드 밸런싱 방식, 서버 목록, 포트 설정 등을 할 수 있습니다.

5. 서비스 시작 및 확인

마지막으로, HAPROXY 서비스를 시작하고 상태를 확인합니다.

sudo systemctl start haproxy
sudo systemctl enable haproxy
sudo systemctl status haproxy

이렇게 하면 Rocky Linux 환경에서 HAPROXY 설치가 완료됩니다. 이후에는 이 로드 밸런서를 활용하여 여러 가지 고급 설정과 최적화 작업을 할 수 있습니다.

HAPROXY 설정하기

HAProxy를 설치한 후에는 여러분이 원하는 대로 구성을 맞춰야 합니다. 설정은 크게 기본 설정과 고급 설정으로 나뉩니다. 각 설정에는 다양한 옵션이 있으며, 이 글에서는 그 중 몇 가지 중요한 옵션에 대해 설명하겠습니다.

기본 설정

HAProxy의 설정은 haproxy.cfg 파일에서 이루어집니다. 이 파일에서는 여러 섹션과 설정 옵션을 통해 HAProxy의 작동 방식을 지정할 수 있습니다. 여기서는 haproxy.cfg의 global과 defaults 섹션, 즉 기본 설정에 대해 상세히 알아보겠습니다.

Global 섹션

global 섹션은 HAProxy의 전체 작동을 제어하는 공통 설정을 포함합니다. 다음은 대표적인 설정 옵션입니다.

global
    log 127.0.0.1 local0
    maxconn 4096
    user haproxy
    group haproxy
    daemon

• log 127.0.0.1 local0: 이 설정은 HAProxy 로그를 어디에 어떤 방식으로 저장할지를 지정합니다. 127.0.0.1은 로그 서버의 IP 주소이며, local0은 로깅 레벨을 의미합니다.
• maxconn 4096: 이 옵션은 HAProxy가 동시에 처리할 수 있는 최대 연결 수를 지정합니다. 이 값은 서버의 능력에 따라 조절이 필요할 수 있습니다.
• user haproxy와 group haproxy: HAProxy 프로세스를 실행할 사용자와 그룹을 지정합니다. 일반적으로는 haproxy 사용자와 그룹이 생성되어 이를 사용합니다.
• daemon: 이 옵션은 HAProxy를 데몬으로 실행시킵니다. 즉, 백그라운드에서 실행됩니다.

Defaults 섹션

defaults 섹션은 기본적인 네트워크 및 프로토콜 설정을 담당합니다.

defaults
    mode http
    log global
    option httplog
    option dontlognull
    timeout connect 5000ms
    timeout client 50000ms
    timeout server 50000ms

• mode http: 작동 모드를 HTTP로 설정합니다. 이 외에도 tcp 모드도 있습니다.
• log global: global 섹션의 로그 설정을 따르겠다는 의미입니다.
• option httplog: HTTP 관련 정보를 로그에 남기겠다는 설정입니다.
• option dontlognull: 비어 있는 라인은 로그에서 제외하겠다는 의미입니다.
• timeout connect 5000ms, timeout client 50000ms, timeout server 50000ms: 각각 연결, 클라이언트, 서버에 대한 타임아웃을 밀리초 단위로 설정합니다.

이러한 기본 설정을 통해 HAProxy의 전반적인 작동 방식을 지정할 수 있습니다. 각 설정은 네트워크 환경, 서버 능력, 그리고 특정 요구 사항에 따라 조절될 수 있으므로, 여러분의 상황에 맞게 설정을 조절하는 것이 중요합니다.

고급 설정

HAProxy의 고급 설정에서는 frontend, backend, listen 등 다양한 섹션을 다루게 됩니다. 이 섹션들은 기본 설정 이상으로 세밀한 제어가 필요할 때 사용됩니다. 주의할 점은 이 설정들은 종종 복잡한 로드 밸런싱 요구사항에 따라 조절되므로, 설정을 변경하기 전에 반드시 백업을 해야 한다는 것입니다.

Frontend 섹션

frontend 섹션은 클라이언트의 초기 연결을 처리합니다. 여기서는 요청이 어떤 backend 섹션으로 전달될지 결정할 수 있습니다.

frontend http_front
   bind *:80
   default_backend http_back

• *bind :80: 이 설정은 HAProxy가 80번 포트에서 수신을 시작하게 합니다.
• default_backend http_back: 이 설정은 들어온 요청을 http_back라는 backend 섹션으로 전달하게 됩니다.

Backend 섹션

backend 섹션에서는 실제 서비스를 제공하는 서버의 세부 정보와 로드 밸런싱 알고리즘을 설정합니다.

backend http_back
    balance roundrobin
    server srv1 10.0.0.1:80 check
    server srv2 10.0.0.2:80 check

• balance roundrobin: roundrobin 알고리즘을 사용하여 서버에 요청을 분배합니다.
• server srv1 10.0.0.1:80 check: 실제 서비스를 제공하는 서버의 IP와 포트를 지정합니다. check 옵션은 서버의 상태를 확인합니다.

SSL 설정

HAProxy에서 SSL 설정은 데이터의 암호화 및 클라이언트와 서버 간의 보안 연결을 위해 중요합니다. 일반적으로 frontend 또는 bind 지시어를 사용하여 SSL 설정을 할 수 있습니다. 그렇게 함으로써, SSL/TLS를 통한 암호화된 통신을 지원하게 됩니다.

기본 SSL 설정

가장 기본적인 SSL 설정은 bind 지시어를 이용해서 수행합니다.

frontend https_frontend
    bind *:443 ssl crt /etc/haproxy/your_cert.pem

• *bind :443 ssl crt /etc/haproxy/your_cert.pem: 이 설정은 HAProxy가 443 포트에서 SSL을 사용하도록 합니다. your_cert.pem은 사용하고자 하는 인증서의 경로입니다.

복수의 인증서 사용

HAProxy는 여러 개의 인증서를 하나의 포트에 바인딩할 수 있습니다. 이는 SNI(Server Name Indication)을 사용하여 구현됩니다.

frontend https_frontend
    bind *:443 ssl crt /etc/haproxy/first_cert.pem crt /etc/haproxy/second_cert.pem

암호화 설정

암호화 방식도 설정을 통해 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 암호화 방식만을 허용하려면 아래와 같이 설정합니다.

    bind *:443 ssl crt /etc/haproxy/your_cert.pem ciphers 'ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256:AES128-SHA'

SSL과 HTTP/2 사용

HTTP/2를 사용하려면 다음과 같이 alpn 옵션을 추가합니다.

    bind *:443 ssl crt /etc/haproxy/your_cert.pem alpn h2,http/1.1

클라이언트 SSL 인증

클라이언트 측에서도 SSL 인증을 하도록 설정할 수 있습니다. 이를 위해 verify 옵션을 사용합니다.

    bind *:443 ssl crt /etc/haproxy/your_cert.pem verify required ca-file /etc/haproxy/client_ca.pem

• verify required: 클라이언트 인증이 필요하다는 것을 명시합니다.
• ca-file /etc/haproxy/client_ca.pem: 클라이언트 인증을 위한 CA 인증서의 위치를 지정합니다.

SSL 설정은 HAProxy에서 통신의 보안성을 담당하므로, 설정을 변경하기 전에는 반드시 테스트를 실시해야 하며, 필요한 경우 인증서의 유효성도 확인해야 합니다.

세션 관리

세션 관리는 로드 밸런서에서 중요한 부분 중 하나입니다. 특히 웹 애플리케이션에서 로그인 상태나 쇼핑 카트 정보 등을 유지하기 위해서는 세션 관리가 필수적입니다. HAProxy에서는 여러 가지 방법으로 세션을 관리할 수 있습니다. 이번 파트에서는 haproxy.cfg에서 세션 관리와 관련된 주요 설정 옵션을 살펴보겠습니다.

Stick Table 설정

HAProxy에서는 stick-table을 이용해 세션 정보를 저장할 수 있습니다. 이 테이블은 메모리 내에 저장되므로 빠른 속도로 액세스할 수 있습니다.

backend http_back
    stick-table type ip size 200k expire 30m
    stick on src

• type ip: 세션 정보의 키를 IP 주소로 설정합니다.
• size 200k: 테이블 크기를 200k로 설정합니다. 이는 대략 200,000개의 IP 주소를 저장할 수 있습니다.
• expire 30m: 세션 정보가 30분 후에 만료됩니다.

Stick 옵션 사용

stick-table과 함께 stick on 옵션을 사용하여 어떤 값에 따라 세션을 유지할지 설정할 수 있습니다.

    stick on src

• stick on src: 클라이언트의 소스 IP 주소를 기반으로 세션을 유지합니다.

Cookie를 이용한 세션 유지

HTTP 쿠키를 이용한 세션 유지도 가능합니다. 이를 위해 cookie 지시어를 사용할 수 있습니다.

backend app_backend
    cookie SERVERID insert nocache
    server app1 192.168.1.1:80 cookie s1
    server app2 192.168.1.2:80 cookie s2

• cookie SERVERID insert nocache: SERVERID라는 이름의 쿠키를 삽입하며, 캐시는 사용하지 않습니다.
• server app1 192.168.1.1:80 cookie s1: 서버에 대한 정보와 함께 쿠키 값(s1)을 지정합니다.

세션 타임아웃 설정

세션의 유효 시간을 설정할 수도 있습니다. 이는 timeout 지시어를 이용합니다.

    timeout session 1h

• timeout session 1h: 세션 타임아웃을 1시간으로 설정합니다.

세션 관리는 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치므로, 신중하게 설정해야 합니다. 항상 변경 전후로 충분한 테스트를 진행하고 문서를 참고하는 것이 좋습니다.

이렇게 하면 기본 설정에서부터 고급 설정까지 HAProxy를 효율적으로 구성할 수 있습니다. 각 설정의 목적과 사용 방법을 이해하면, 다양한 네트워크 환경에서도 유연하게 대응할 수 있을 것입니다.

HAPROXY 로드 밸런싱

HAProxy에서는 다양한 로드 밸런싱 알고리즘을 사용할 수 있어, 원하는 성능과 요구 사항에 따라 적절한 알고리즘을 선택할 수 있습니다. 다음은 HAProxy에서 주로 사용되는 로드 밸런싱 알고리즘들과 그 특징입니다.

Round Robin (라운드 로빈)

라운드 로빈은 가장 간단하고 기본적인 로드 밸런싱 알고리즘입니다. 이 방식은 들어오는 요청을 순서대로 각 서버에 분배합니다.

backend app_backend
    balance roundrobin

장점: 설정이 간단하며, 서버가 동일한 성능을 가지고 있을 경우 잘 작동합니다.

단점: 모든 서버가 동일한 트래픽을 감당할 수 있지 않을 경우, 일부 서버에 과부하가 발생할 수 있습니다.

Least Connections (최소 연결)

최소 연결 알고리즘은 현재 연결 수가 가장 적은 서버에 새로운 요청을 보냅니다.

backend app_backend
    balance leastconn

장점: 동적인 트래픽에 대응하기 쉽고, 특정 서버가 과부하되는 것을 최소화합니다.

단점: 장기적으로 높은 트래픽을 유지하는 서버에 대한 부하를 고려하지 않을 수 있습니다.

Source (소스 해싱)

소스 알고리즘은 클라이언트의 IP 주소를 해싱하여 특정 서버에 연결을 지정합니다.

backend app_backend
    balance source

장점: 사용자 세션을 일정 서버에 지속적으로 유지할 수 있습니다.

단점: 서버가 추가되거나 제거되면 해시 분배가 바뀔 수 있으므로 세션 유지에 문제가 생길 수 있습니다.

URI (URI 해싱)

URI 해싱은 들어오는 요청의 URI를 기반으로 로드 밸런싱을 수행합니다.

backend app_backend
    balance uri

장점: URL 경로에 따라 일관된 서비스를 제공할 수 있습니다.

단점: 특정 URL이 과도한 트래픽을 유발할 경우, 해당 URL을 처리하는 서버에 과부하가 발생할 수 있습니다.

Custom Algorithms (사용자 정의 알고리즘)

HAProxy는 Lua 스크립트를 통해 사용자 정의 로드 밸런싱 알고리즘을 구현할 수 있습니다.

backend app_backend
    balance lua my_custom_algo

장점: 특수한 요구 사항에 대응할 수 있습니다.

단점: 구현과 테스트에 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.

각 알고리즘은 서로 다른 상황과 요구 사항에 적합하므로, 귀사의 인프라와 트래픽 패턴을 고려하여 적절한 알고리즘을 선택하는 것이 중요합니다.

헬스 체크 설정

HAProxy에서 헬스 체크(Health Check)는 매우 중요한 기능 중 하나입니다. 이는 백엔드 서버가 적절하게 동작하고 있는지, 혹은 어떠한 문제로 서비스를 제공할 수 없는 상태인지를 식별하는 역할을 합니다. 헬스 체크가 제대로 구성되어 있지 않다면, 로드 밸런서는 문제를 가진 서버로 트래픽을 전송할 위험이 있습니다. 이런 경우 사용자 경험에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

기본 헬스 체크 설정

기본적으로 HAProxy는 모든 백엔드 서버에 대해 헬스 체크를 수행합니다. 별도로 설정하지 않으면, HAProxy는 TCP 연결을 통해 서버의 가용성을 확인합니다.

backend app_backend
    option tcp-check

HTTP 헬스 체크

HTTP 헬스 체크를 사용하면, HTTP 요청과 응답을 통해 서버의 상태를 더 정확하게 판단할 수 있습니다.

backend app_backend
    option httpchk GET /health

이 설정은 /health 경로에 GET 요청을 보내, 정상적인 HTTP 응답을 받는지 확인합니다.

헬스 체크 간격과 시간 초과 설정

헬스 체크의 빈도와 시간 초과도 설정할 수 있습니다. 이를 통해 네트워크 지연이나 서버의 부하 등을 고려한 유연한 헬스 체크 정책을 구성할 수 있습니다.

backend app_backend
    option httpchk GET /health
    timeout check 5s
    inter 3s

• timeout check 5s: 헬스 체크가 5초 이내에 완료되지 않으면 실패로 간주합니다.
• inter 3s: 3초마다 헬스 체크를 수행합니다.

고급 헬스 체크 옵션

HAProxy에서는 헬스 체크에 대한 다양한 고급 옵션도 제공합니다. 예를 들어, 서버가 일시적으로 문제가 생겼을 때 바로 제외하지 않고 몇 번의 재시도를 할지, 특정 상태 코드를 성공으로 간주할 것인지 등을 설정할 수 있습니다.

backend app_backend
    option httpchk GET /health
    http-check expect status 200-399
    retries 3

• http-check expect status 200-399: 200~399 상태 코드를 정상으로 간주합니다.
• retries 3: 3번의 재시도 후에도 헬스 체크가 실패하면 서버를 다운으로 처리합니다.

헬스 체크 설정은 서비스의 가용성과 성능에 큰 영향을 미치므로, 꼼꼼하게 테스트하고 적용하는 것이 중요합니다.

HAPROXY의 실제 사례

HAProxy는 다양한 환경과 상황에서 활용될 수 있습니다. 강력한 로드 밸런싱 능력과 고급 설정 옵션으로 인해 많은 조직과 개발자가 이를 실제 운영 환경에서 적용하고 있습니다. 이번 섹션에서는 HAProxy가 주로 어떤 상황에서 사용되는지 두 가지 사례를 통해 살펴보겠습니다.

웹 서버 앞에서의 사용

HAProxy는 웹 애플리케이션과 서비스를 위한 로드 밸런싱에 주로 사용됩니다. 특히 웹 서버의 성능을 향상시키고, 트래픽 분산 및 고가용성을 보장하는 데 효과적입니다.

• 성능 향상: 여러 웹 서버가 동일한 애플리케이션을 호스팅하고 있다면 HAProxy는 들어오는 요청을 효율적으로 분배합니다. 이를 통해 단일 서버에 가해지는 부하를 줄이고 전체적인 서비스 성능을 향상시킵니다.
• 트래픽 분산: HAProxy를 사용하면 다양한 로드 밸런싱 알고리즘을 적용할 수 있습니다. 이로 인해 특정 서버에만 요청이 몰리는 것을 방지하고, 서버 간의 트래픽을 균등하게 분산시킬 수 있습니다.
• 고가용성: 하나의 웹 서버가 다운되더라도 HAProxy가 헬스 체크를 통해 이를 감지하고, 정상 상태인 다른 서버로 트래픽을 전환할 수 있습니다. 이로 인해 서비스 다운타임을 최소화할 수 있습니다.

데이터베이스 앞에서의 사용

HAProxy는 웹 서비스 외에도 데이터베이스 로드 밸런싱에도 유용하게 사용됩니다. 데이터베이스의 성능과 가용성을 높이는 데 큰 역할을 합니다.

• 읽기/쓰기 분리: HAProxy를 사용하여 데이터베이스의 읽기와 쓰기 요청을 분리할 수 있습니다. 이는 읽기 전용 레플리카를 효율적으로 활용하고, 쓰기 작업에는 마스터 데이터베이스를 사용함으로써 성능을 최적화합니다.
• 커넥션 풀링: 데이터베이스 서버에 대한 커넥션 풀링을 통해 리소스를 효율적으로 활용할 수 있습니다. 이는 데이터베이스 서버의 부하를 줄이고 응답 시간을 개선하는 데 도움이 됩니다.
• 헬스 체크와 자동 장애 복구: 데이터베이스 서버에 문제가 발생하면 HAProxy의 헬스 체크 기능을 통해 이를 빠르게 감지하고, 다른 정상 상태의 서버로 요청을 전환할 수 있습니다. 이로써 데이터베이스 서비스의 고가용성을 확보할 수 있습니다.

HAProxy는 다양한 환경에서 효과적으로 로드 밸런싱을 수행할 수 있습니다. 그러므로 사용 사례를 잘 파악하고, 자신의 서비스에 맞는 최적의 설정을 찾는 것이 중요합니다.

결론

HAProxy는 다양한 환경에서 탁월한 성능과 높은 가용성을 제공하는 로드 밸런서입니다. 웹 서버 앞에서의 활용부터 데이터베이스 성능 최적화까지 다양한 사용 사례가 존재하며, 그 효용성이 검증되었습니다.

이 글에서는 HAProxy의 기본적인 역할부터 고급 설정, 실제 사용 사례까지 광범위하게 살펴봤습니다. 각각의 환경과 요구사항에 따라 HAProxy의 설정은 다르게 적용될 수 있으므로, 본인의 서비스 상황에 맞게 설정을 조정하는 것이 중요합니다.

HAProxy는 복잡한 네트워크 환경에서도 안정적으로 작동하며, 확장성 있는 인프라를 구축하는 데 있어 가장 신뢰할 수 있는 옵션 중 하나입니다. 따라서 이 도구를 효율적으로 활용한다면 서비스의 성능과 가용성을 크게 향상시킬 수 있을 것입니다.

HAProxy에 대해 더 깊게 알아보고 싶다면, 공식 문서나 커뮤니티를 통해 추가 정보를 얻을 수 있습니다. 이로써 이 글을 마무리하며, 여러분이 HAProxy를 통해 더욱 효율적인 서비스를 운영할 수 있기를 바랍니다.

[Reference]
1. HAProxy – The Reliable, High Perf. TCP/HTTP Load Balancer

[관련글] 네트워크 | Tech Hyeonker