중복성 및 장애 조치 설계

고가용성(HA)은 문제가 발생해도 서비스가 계속 작동하도록 네트워크를 설계하는 것입니다. 핵심은 단일 장애 지점을 제거하는 것입니다. 단일 장애 지점은 하나의 구성 요소가 고장 났을 때 전체 시스템을 중단시키는 요소입니다. HA는 이중화(예비 구성 요소)와 장애 조치(예비 구성 요소로 자동 전환)를 결합하여 장애가 발생해도 중요한 서비스를 계속 실행합니다.

단일 장애 지점(SPOF)은 백업이 없는 요소를 말합니다. 라우터 하나, 전원 공급 장치 하나, 인터넷 링크 하나만 있고 이것이 손실되면 모든 작동이 중단되는 경우입니다. SPOF를 식별하는 것은 HA 설계의 첫 단계입니다. 각 중요 구성 요소에 대해 "이것이 고장 나면 어떻게 되는가?"라고 질문해야 합니다. 답이 "전체 중단"인 곳에는 이중화를 추가합니다.

이중화는 인계할 준비가 된 중복 구성 요소를 갖추는 것입니다. 이중화는 모든 수준에 적용할 수 있습니다. 이중 전원 공급 장치, 이중 네트워크 링크, 이중 스위치와 라우터, 이중 인터넷 연결 등이 그 예입니다. 이중화에는 비용과 복잡성이 추가되므로 장애가 발생했을 때 가장 큰 피해가 예상되는 구성 요소를 대상으로 적용합니다. 목표는 단 한 번의 장애도 중단으로 이어지지 않게 하는 것입니다.

장애 조치는 고장 난 구성 요소에서 백업 구성 요소로 자동 전환하는 것입니다. 이중화만으로는 충분하지 않습니다. 백업이 신속하게 인계하고, 이상적으로는 사람의 개입 없이 작동해야 합니다. 좋은 장애 조치는 빠르고 원활하게 이루어져 사용자가 거의 알아차리지 못합니다. 대기 구성 요소와 자동 장애 조치를 결합해야 진정한 고가용성을 제공할 수 있습니다.

이중화 모델에는 두 가지가 있습니다. 능동-대기에서는 백업이 주 구성 요소에 장애가 발생할 때까지 대기하다가 인계합니다. 능동-능동에서는 두 장치가 동시에 작동하며 부하를 나누고, 한쪽에 장애가 발생하면 다른 쪽이 해당 부하를 흡수합니다. 능동-능동은 용량도 높여 주지만 능동-대기가 더 단순합니다. 각각 적합한 요구 사항과 예산이 다릅니다.

기본 게이트웨이는 흔한 SPOF이므로 첫 번째 홉 이중화 프로토콜(FHRP)이 백업 게이트웨이를 제공합니다. VRRP(가상 라우터 이중화 프로토콜)와 시스코의 HSRP(핫 스탠바이 라우터 프로토콜)를 사용하면 두 라우터가 하나의 가상 게이트웨이 IP를 공유할 수 있습니다. 활성 라우터에 장애가 발생하면 대기 라우터가 해당 주소를 인계합니다. 호스트는 전환을 알지 못한 채 계속 같은 게이트웨이를 사용합니다.

이중화는 링크에도 적용됩니다. 링크 집계(LAG, LACP 사용)는 여러 물리적 링크를 하나의 논리적 링크로 묶어 추가 대역폭을 제공하고, 링크 하나가 고장 나도 계속 작동하게 합니다. 서버에서는 NIC 팀 구성으로 여러 네트워크 카드를 결합하므로 카드 하나나 해당 케이블에 장애가 발생해도 트래픽이 계속 흐릅니다. 두 방식 모두 단일 링크가 장애 지점이 되는 것을 제거합니다.

많은 문제는 물리적 원인으로 발생합니다. 이중 전원 공급 장치를 사용하면 전원 공급 장치 하나에 장애가 발생해도 장치가 계속 작동합니다. UPS(무정전 전원 공급 장치)는 짧은 정전 동안 장비를 작동시키고, 발전기는 더 긴 정전에 대응합니다. 핫 스왑 가능 구성 요소는 전원을 끄지 않고 교체할 수 있습니다. 이러한 장치는 가동 중단의 매우 흔한 원인인 전원 및 하드웨어 결함으로부터 시스템을 보호합니다.

HA는 가동 시간의 "9"로 측정합니다. 99.9%는 1년에 약 8.8시간의 가동 중단을 허용하고, 99.99%는 약 53분, 99.999%("파이브 나인")는 약 5분을 허용합니다. 두 가지 용어도 중요합니다. RTO(복구 시간 목표)는 얼마나 빨리 복구해야 하는지를 나타내고, RPO(복구 시점 목표)는 허용 가능한 데이터 손실량을 나타냅니다. 이러한 목표가 설계 선택을 결정합니다.

이중화는 비용이 들며 무한히 추가할 수 있는 것도 아닙니다. 잘못 구성하면 비용과 복잡성이 증가하고 새로운 장애 유형이 생깁니다. 복제본이 많아질수록 관리할 대상과 잘못 설정할 가능성도 늘어날 수 있습니다. 중요한 것은 각 서비스의 가동 중단 비용과 이중화 비용 사이에서 균형을 잡는 것입니다. 핵심 요소는 보호하되 나머지 요소는 과도하게 설계하지 않아야 합니다.

HA 설계는 체계적으로 수행합니다. 중요한 서비스를 파악하고, 모든 SPOF를 찾고, 자동 장애 조치가 포함된 대상별 이중화를 추가한 다음, 장애 조치가 실제로 작동하는지 확인합니다. 확인하지 않은 백업은 계획이 아니라 희망에 불과합니다. 정기적으로 장애를 모의 실행하면 설계를 검증하고 부족한 부분을 발견할 수 있습니다. 제대로 설계된 이중화와 장애 조치는 개별 부품에 불가피하게 장애가 발생해도 네트워크를 계속 작동하게 합니다.

HA에 관한 지식을 확인해 보세요.

이중화와 장애 조치에 대해 학습했습니다. 핵심 요점:

• HA는 단일 장애 지점을 제거합니다.
• 이중화는 예비 구성 요소를 추가하고, 장애 조치는 해당 구성 요소로 자동 전환합니다.
• 능동-능동은 부하를 나누고, 능동-대기는 대기 구성 요소를 유지합니다.
• VRRP/HSRP는 게이트웨이를 이중화하고, LAG와 NIC 팀 구성은 링크 이중화를 추가합니다.
• 가동 시간의 9, RTO 및 RPO로 측정하고 장애 조치를 확인해야 합니다.