Azure Load Balancer 이해: 가용성, 분산처리 특징과 Coverage

1. 부하 분산(Load Balancing) 이란

• 부하 분산은 네트워크나 컴퓨팅 리소스로 몰리는 과도한 트래픽 또는 작업량을 여러 서버나 자원에 고르게 분산해, 과부하와 단일 장애점을 제거하고 서비스의 연속성과 신뢰성을 보장하는 핵심  기술입니다. 애플리케이션 서비스에서 트래픽이 한 대 서버에 몰리거나 네트워크 병목 현상이 발생하면 응답 지연, 서비스 불가, 시스템 장애로 이어질 수 있으며, 부하 분산 장치를 통해 이를 방지합니다.

2.  Azure Load Balancer의 핵심 위치와 작동 원리

Azure Load Balancer는 클라우드 네트워크에서 OSI 4계층인 전송계층(TCP, UDP)에서 작동하는 관리형 L4 부하 분산 서비스입니다.

• 클라이언트 요청이 단일 프런트엔드 IP (공용 혹은 사설)로 들어오면,
• 설정된 부하 분산 규칙과 백엔드 풀 내 가상 머신, VM Scale Set, 컨테이너 인스턴스에
• 헬스 프로브를 통한 상태 점검 결과를 바탕으로 자동으로 요청을 분산 배분합니다.

이는 네트워크의 TCP/UDP 헤더 정보(원본 IP/포트, 목적지 IP/포트, 프로토콜 번호) 등 5-tuple 해쉬 방식을 기반으로 합니다.

 

3.  Azure Load Balancer의 주요 구성 요소

구성 요소	역할 및 기능
프런트엔드 IP	클라이언트가 요청을 보내는 IP 주소 (Public 또는 Private)
백엔드 풀	트래픽이 분산되는 VM, VMSS, 컨테이너 등 자원들의 모임
로드 밸런싱 규칙	프런트엔드 IP의 포트와 프로토콜, 백엔드 풀 내 포트를 연결하는 규칙 설정
상태 프로브	백엔드 자원의 상태를 주기적으로 검사하여 비정상 인스턴스를 제외하는 역할
인바운드 NAT 규칙	특정 포트를 통해 특정 인스턴스로 트래픽을 직접 전달 (ex: SSH, RDP 연결 등)
아웃바운드 규칙	백엔드 자원에서 외부로 나가는 트래픽에 대해 NAT 처리를 수행하는 규칙

 

4. Azure Load Balancer의 핵심 기능

• 고가용성 유지
  여러 가용성 영역에 분산해 폭넓은 페일오버 지원
• 대용량 및 초저지연 트래픽 처리
  수백만 개 동시 TCP/UDP 세션을 안정적으로 처리
• 유연한 IP·포트 매핑
  여러 Public/Private IP, 다수 포트에 대한 부하분산 규칙 설정 가능
• 백엔드 상태 점검 및 장애 자동 복구
  건강하지 않은 백엔드는 자동으로 분배 대상에서 제외
• 상세 로깅 및 모니터링
  Azure Monitor와 Log Analytics 통합을 통한 실시간 상태 감시

5. SKU별 특성 비교

• Basic Load Balancer는 사실상 25-09-30 서비스 종료 예정으로 Standard load Balancer 위주로 구성
• 가용영역 옵션은 ‘프런트엔드 IP’의 영역 설정으로 결정됩니다. 프런트엔드가 Zone‑redundant(다중 AZ) 이면 LB도 다중 AZ가 되고, Zonal(특정 AZ 고정) 이면 LB도 그 AZ에 고정됩니다. (Public LB는 할당한 Public IP의 영역 속성이 그대로 반영)
• 리소스가 생성된 후에는 해당 리소스에 대한 영역을 변경, 업데이트 또는 생성할 수 없습니다.
• 리소스는 생성 후 영역 중복에서 영역 내 중복으로 업데이트할 수 없으며, 그 반대로도 업데이트할 수 없습니다.
• 지역 전체 장애를 대비하여 멀티 리전으로 구성할 경우에 글로벌 단일 LB에서 지역 LB로 분산/페일오버 구성, App계층이 L4일 경우 표준 모델임

기능 및 특성	Basic Load Balancer	Standard Load Balancer
가용성 영역 지원	없음	다중 가용성 영역 완전 지원 (Zone Redundant)
SLA	미제공	99.99%
지원 프로토콜	TCP, HTTP	TCP, UDP, HTTP, HTTPS
NAT 아웃바운드 지원	제한적	완전 지원
프런트엔드 IP 형식	Public IP만	Public 및 Private IP 모두 지원
백엔드 풀 지원	NIC만	NIC 및 IP 리소스 모두 지원
진단 및 모니터링	제한적	Azure Monitor, Log Analytics 지원
NSG, UDR 등 보안 정책 연동	제한적	완전 연동 및 보안 강화

 

6. Azure 주요 부하 분산 서비스 비교

서비스명	OSI 레이어	지원 대상 및 용도	특징 및 주요 기능
Azure Load Balancer	4 (TCP/UDP)	VM, VMSS, 컨테이너 등 네트워크 패킷 레벨 부하 분산	고성능, 저지연, 다중 IP 및 포트 지원, AZ 간 자동 분산
Application Gateway	7 (HTTP/HTTPS)	웹 애플리케이션, API 라우팅, WAF 통합	URL 경로 기반 라우팅, SSL 종료, WAF, 세션 기반 부하 분산
Traffic Manager	DNS 기반	다중 리전 글로벌 부하 분산 및 장애 조치	DNS 레벨에서 리전별 요청 분산, Failover, 글로벌 사용자 위치 기반 라우팅
Front Door	7 (HTTP/HTTPS)	글로벌 웹 애플리케이션 가속, 보안 강화	전세계 CDN, WAF, SSL Offload, 글로벌 부하 분산 및 최적화

 

7. Load Balancer 적용 구조 및 구성 흐름

• Load Balancer 생성 → 프런트엔드 IP 구성(공용/사설) → 백엔드 풀 등록(VM, VMSS 등) → 부하 분산 규칙 설정 → 헬스 프로브 생성 → NAT 규칙 필요 시 추가
• 서비스에 맞게 NSG, UDR, Firewall 연동되어 안전한 네트워크 구성을 보장

- Azure CLI 주요 명령 예시

bash az network lb create --resource-group myResourceGroup --name myLB --sku Standard --frontend-ip-name myFrontEndPool --backend-pool-name myBackEndPool az network lb probe create --resource-group myResourceGroup --lb-name myLB --name myHealthProbe --protocol tcp --port 80 az network lb rule create --resource-group myResourceGroup --lb-name myLB --name myLBRule --protocol tcp --frontend-port 80 --backend-port 80 --frontend-ip-name myFrontEndPool --backend-pool-name myBackEndPool --probe-name myHealthProbe az network lb inbound-nat-rule create --resource-group myResourceGroup --lb-name myLB --name myNATRule --protocol tcp --frontend-port 5022 --backend-port 22 --frontend-ip-name myFrontEndPool

 

8. 영역별 LB 서비스 특징

 (1) 리전널(Regional) 서비스

• 리전 내에서만 사용 가능하며, 같은 리전 내 여러 가용영역(존, AZ)에서 트래픽을 분산합니다.
• 보통 규제 준수 또는 데이터 주권 등의 이유로 트래픽이 특정 리전에 머물러야 할 때 사용합니다.
• TLS 종료 지점을 리전 단위로 제어할 수 있어 특정 리전에서만 암호화 통신을 처리합니다.
• 리전 내 다중 AZ를 월등히 활용하여, AZ 장애 시에도 서비스 가용성은 유지할 수 있지만 리전 전체 장애에는 취약합니다.

 (2) 존너럴(Zonal) 서비스

• 특정한 단일 가용영역(AZ) 내에서만 사용됩니다.
• 주로 아주 세밀한 장애 도메인 관리가 필요하거나, AZ 단위로 로드밸런서를 세팅해야 할 때 사용합니다.
• AZ 하나가 다운되면 로드밸런서도 영향을 받지만, 빠른 복구와 AZ별 리소스 격리가 가능합니다.

 (3) 글로벌(Global) 서비스

• 여러 리전(Region)에 걸쳐 전 세계적으로 분산된 로드밸런서를 의미합니다.
• 클라이언트 요청을 전 세계에 분산된 가장 가까운 리전의 백엔드로 라우팅하며, 장애 발생 시에는 다른 리전으로 트래픽을 자동 전환(페일오버)합니다.
• 글로벌 anycast IP를 가지며, 전 지리적으로 최저 지연(latency)을 위한 TLS 종료도 전 세계 여러 지점에서 수행합니다.
• 글로벌 서비스가 필요할 때는 지역별 리전널 로드밸런서들을 연동하여 글로벌 로드밸런서 계층을 구성합니다.
• 예를 들어, Azure Standard Load Balancer의 글로벌 로드밸런서는 기존 리전 단위 로드밸런서와 연동하여 다중 리전 페일오버 및 부하분산을 지원합니다.
• 글로벌 서비스 구성 시 참고 사항
  • 글로벌 로드밸런서는 일반적으로 외부(퍼블릭) 트래픽에 적용되며, 내부 로드밸런서는 보통 리전 단위로 작동합니다.
  • 글로벌 로드밸런서는 각 리전 로드밸런서의 상태(health probe)를 정기적으로 체크해 비정상 리전은 차단합니다.
  • 사용자 위치에 따른 지리적 거리 기반(geo-proximity) 라우팅 정책을 적용할 수 있어, 사용자별 가장 가까운 리전으로 트래픽을 유도합니다.
  • 글로벌 로드밸런서로 구성 후 각 리전 로드밸런서의 backend 및 포트 설정을 일치시켜야 연동에 문제가 없습니다.

8. 참고 문서

https://learn.microsoft.com/ko-kr/azure/load-balancer/load-balancer-overview

https://learn.microsoft.com/ko-kr/azure/load-balancer/components

https://learn.microsoft.com/ko-kr/azure/architecture/guide/technology-choices/load-balancing-overview

https://learn.microsoft.com/ko-kr/azure/architecture/guide/technology-choices/load-balancing-overview