[AWS] ALB와 NLB를 통한 로드밸런싱

☁️ cloud | June 28, 2021

실습목표

ELB의 3가지 유형의 로드밸런싱 중에 ALB와 NLB를 생성하여 부하 분산을 통한 고가용성 환경을 구성하고, 각 로드밸런서의 차이와 통신 과정을 살펴봄

실습 단계

기본 환경 구성

CloudFormation 적용
생성 자원 확인
기본 환경 검증

ALB를 통한 로드밸런싱

ALB 생성
ALB 검증

NLB를 통한 로드밸런싱

NLB 생성
NLB 검증

자원 삭제

기본 환경 구성

CloudFormation 적용

이전 실습 확인
AWS 인프라 자원을 생성할 [YAML 파일]
- VPC(10.0.0.0/16, 20.0.0.0/16)
- 퍼블릭 서브넷(ELB-Public-SN-1, ELB-Public-SN-2, My-Public-SN)
- 퍼블릭 라우팅 테이블(ELB-Public-RT, My-Public-RT)
- 인터넷 게이트웨이(ELB-IGW, My-IGW)
- 퍼블릭 EC2 인스턴스(My-EC2, ELB-EC2-1, ELB-EC2-2)
- 보안그룹(ELB-SG) - 프로토콜: SSH, HTTP, SNMP/대상(0.0.0.0/0)

Parameters:
  KeyName:
    Description: Name of an existing EC2 KeyPair to enable SSH access to the instances. Linked to AWS Parameter
    Type: AWS::EC2::KeyPair::KeyName
    ConstraintDescription: must be the name of an existing EC2 KeyPair.
  LatestAmiId:
    Description: (DO NOT CHANGE)
    Type: 'AWS::SSM::Parameter::Value<AWS::EC2::Image::Id>'
    Default: '/aws/service/ami-amazon-linux-latest/amzn2-ami-hvm-x86_64-gp2'
    AllowedValues:
      - /aws/service/ami-amazon-linux-latest/amzn2-ami-hvm-x86_64-gp2

Resources:
  ELBVPC:
    Type: AWS::EC2::VPC
    Properties:
      CidrBlock: 10.0.0.0/16
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-VPC

  MyVPC:
    Type: AWS::EC2::VPC
    Properties:
      CidrBlock: 20.0.0.0/16
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-VPC

  ELBIGW:
    Type: AWS::EC2::InternetGateway
    Properties:
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-IGW

  MyIGW:
    Type: AWS::EC2::InternetGateway
    Properties:
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-IGW

  ELBIGWAttachment:
    Type: AWS::EC2::VPCGatewayAttachment
    Properties:
      InternetGatewayId: !Ref ELBIGW
      VpcId: !Ref ELBVPC

  MyIGWAttachment:
    Type: AWS::EC2::VPCGatewayAttachment
    Properties:
      InternetGatewayId: !Ref MyIGW
      VpcId: !Ref MyVPC

  ELBPublicRT:
    Type: AWS::EC2::RouteTable
    Properties:
      VpcId: !Ref ELBVPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-Public-RT

  ELBDefaultPublicRoute:
    Type: AWS::EC2::Route
    DependsOn: ELBIGWAttachment
    Properties:
      RouteTableId: !Ref ELBPublicRT
      DestinationCidrBlock: 0.0.0.0/0
      GatewayId: !Ref ELBIGW

  MyPublicRT:
    Type: AWS::EC2::RouteTable
    Properties:
      VpcId: !Ref MyVPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-Public-RT

  MyDefaultPublicRoute:
    Type: AWS::EC2::Route
    DependsOn: MyIGWAttachment
    Properties:
      RouteTableId: !Ref MyPublicRT
      DestinationCidrBlock: 0.0.0.0/0
      GatewayId: !Ref MyIGW

  ELBPublicSN1:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref ELBVPC
      AvailabilityZone: !Select [0, !GetAZs '']
      CidrBlock: 10.0.0.0/24
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-Public-SN-1

  ELBPublicSN2:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref ELBVPC
      AvailabilityZone: !Select [2, !GetAZs '']
      CidrBlock: 10.0.1.0/24
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-Public-SN-2

  MyPublicSN:
    Type: AWS::EC2::Subnet
    Properties:
      VpcId: !Ref MyVPC
      AvailabilityZone: !Select [0, !GetAZs '']
      CidrBlock: 20.0.0.0/24
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-Public-SN

  ELBPublicSNRouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref ELBPublicRT
      SubnetId: !Ref ELBPublicSN1

  ELBPublicSNRouteTableAssociation2:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref ELBPublicRT
      SubnetId: !Ref ELBPublicSN2

  MyPublicSNRouteTableAssociation:
    Type: AWS::EC2::SubnetRouteTableAssociation
    Properties:
      RouteTableId: !Ref MyPublicRT
      SubnetId: !Ref MyPublicSN

  MySG:
    Type: AWS::EC2::SecurityGroup
    Properties:
      GroupDescription: Enable HTTP access via port 80 and SSH access via port 22
      VpcId: !Ref MyVPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-SG
      SecurityGroupIngress:
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: '22'
          ToPort: '22'
          CidrIp: 0.0.0.0/0

  ELBSG:
    Type: AWS::EC2::SecurityGroup
    Properties:
      GroupDescription: Enable HTTP access via port 80 and SSH access via port 22
      VpcId: !Ref ELBVPC
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELBSG
      SecurityGroupIngress:
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: '80'
          ToPort: '80'
          CidrIp: 0.0.0.0/0
        - IpProtocol: udp
          FromPort: '161'
          ToPort: '161'
          CidrIp: 0.0.0.0/0
        - IpProtocol: tcp
          FromPort: '22'
          ToPort: '22'
          CidrIp: 0.0.0.0/0

  MyEC2:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      InstanceType: t2.micro
      ImageId: !Ref LatestAmiId
      KeyName: !Ref KeyName
      Tags:
        - Key: Name
          Value: My-EC2
      NetworkInterfaces:
        - DeviceIndex: 0
          SubnetId: !Ref MyPublicSN
          GroupSet:
            - !Ref MySG
          AssociatePublicIpAddress: true
      UserData:
        Fn::Base64: !Sub |
          #!/bin/bash
          yum install net-snmp-utils -y

  ELBEC21:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      InstanceType: t2.micro
      ImageId: !Ref LatestAmiId
      KeyName: !Ref KeyName
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-EC2-1
      NetworkInterfaces:
        - DeviceIndex: 0
          SubnetId: !Ref ELBPublicSN1
          GroupSet:
            - !Ref ELBSG
          AssociatePublicIpAddress: true
      UserData:
        Fn::Base64: !Sub |
          #!/bin/bash
          hostname ELB-EC2-1
          yum install httpd -y
          yum install net-snmp net-snmp-utils -y
          yum install tcpdump -y
          service httpd start
          chkconfig httpd on
          service snmpd start
          chkconfig snmpd on
          echo "<h1>ELB-EC2-1 Web Server</h1>" > /var/www/html/index.html
          mkdir /var/www/html/dev
          echo "<h1>ELB-EC2-1 Dev Web Page</h1>" > /var/www/html/dev/index.html

  ELBEC22:
    Type: AWS::EC2::Instance
    Properties:
      InstanceType: t2.micro
      ImageId: !Ref LatestAmiId
      KeyName: !Ref KeyName
      Tags:
        - Key: Name
          Value: ELB-EC2-2
      NetworkInterfaces:
        - DeviceIndex: 0
          SubnetId: !Ref ELBPublicSN2
          GroupSet:
            - !Ref ELBSG
          AssociatePublicIpAddress: true
      UserData:
        Fn::Base64: !Sub |
          #!/bin/bash
          hostname ELB-EC2-2
          yum install httpd -y
          yum install net-snmp net-snmp-utils -y
          yum install tcpdump -y
          service httpd start
          chkconfig httpd on
          service snmpd start
          chkconfig snmpd on
          echo "<h1>ELB-EC2-2 Web Server</h1>" > /var/www/html/index.html
          mkdir /var/www/html/mgt
          echo "<h1>ELB-EC2-2 Mgt Web Page</h1>" > /var/www/html/mgt/index.html

기본 환경 검증

My-EC2 인스턴스에서 ELb-EC2-1과 ELB-EC2-2로 HTTP 서비스와 SNMP 서비스 확인
각 인스턴스의 퍼블릭 IP 확인한 후 My-EC2 인스턴스에서 SSH로 접근

1 기본환경검증

ALB를 통한 로드밸런싱

ALB 생성

경로: 서비스 - EC2 - 로드밸런싱 - 로드밸런서 - 로드밸런서 생성 클릭

2 에이엘비로드밸런서생성

핵심 구성요소로 리스너와 대상 그룹 존재
서비스 대상 프로토콜과 포트 설정

2-1

VPC 및 가용 영역 설정

2-2

ALB는 보안 그룹을 설정해 주어야 합니다.
보안 그룹은 서비스 대상을 지정하여 허용하는 필터링 기능입니다.(CloudFormation에 만든 자원을 설정)

3 보안그룹 설정

라우팅 구성 설정
- 대상 그룹과 상태 검사 설정을 합니다.

4 대상그룹설정

대상 그룹 대상 설정
- ELB-EC2-1, ELB-EC2-2

5 대상그룹 등록설정

ALB 생성 시, 프로비저닝 상태로 정상적인 동작 상태가 아님
- 정상 동작을 한다면 곧 active상태로 변경
기다리는 동안, 대상 그룹을 확인
- 경로: 서비스 - EC2 - 로드밸런싱 - 대상그룹
초기 intial 상태로 상태 검사가 진행중인 상태임, 인스턴스 상태가 확인되지 않은 것을 의미
- 시간이 지난 후, healthy로 상태 변경

6 대상그룹확인

ALB 검증

ALB DNS 주소 확인

7 에이엘비 검증

My-EC2 인스턴스에서 ALB 검증
- EC2-1, EC-2 인스턴스가 번갈아 가면서 접속됨

7-1

ALB의 기본적인 로드밸런싱 알고리즘은 라운트 로빈 방식을 취하고 있음

경로 기반 라우팅 기능

현재 EC2-1, EC2-2 모두 index.html 페이지를 보유중인데,
- EC2-1에는 dev/index.html,
- EC2-2에는 mgt/index.html 각각 보유중임
- 해당 경로를 같은 대상그룹으로 묶은 ALB로 시험
dev, mgt 각각 한번은 경로를 찾고, 한번은 경로를 찾지 못함
- 이러한 것을 해결하기 위한 기능이 경로 기반 라우팅 기능입니다.
- 해당 기능을 사용하기 위해 대상그룹을 분리 해야 함
- 경로: 서비스 - EC2 - 로드밸런싱 - 대상그룹 - 대상그룹생성

8 경로기반라우팅설정

대상 그룹 분리 및 생성
- Dev, Mgt 모두 대상그룹을 각각 생성

8-1

8-2

생성한 ALB 페이지의 리스너에서 경로 기반 라우팅을 설정

8-3

규칙 삽입, 조건 삽입, 경로 삽입, 대상 그룹 설정
마찮가지로 Mgt도 규칙 생성
- /dev/ 경로로 향하는 URL 주소는 Dev-Group에 속한 인스턴스로 전달하고,
- /mgt/ 경로로 향하는 URL 주소는 Mgt-Group에 속한 인스턴스로 전달하라는 의미임

8-4

각각 총 5번씩 테스트 진행, 모두 정상적으로 트래픽이 라우팅 되는 모습
- dev 경로는 EC2-1 으로,
- mgt 경로는 EC2-2 으로,
- index.html은 양쪽 번갈아가며 트래픽이 유입됩니다.

8-5

NLB를 통한 로드밸런싱

NLB 생성

경로: 서비스 - EC2 - 로드밸런싱 - 로드밸런서 - 로드밸런서 생성 클릭

9 NLB 생성

NLB 이름 설정 및 인터넷 경계 설정
- 이전 ALB와 설정 화면이 조금 다르다.

9-1 NLB 생성

ELB VPC 선택 및 가용영역 / 서브넷 선택

9-2 NLB 생성

리스너 라우팅 설정
- 해당 설정도 기존과 좀 다르다.
- 대상 그룹이 사전에 만들어져 있어야 함
- Default action 에서 만든 해당 그룹을 선택해야 함

9-3 NLB 생성

NLB 대상 그룹 생성 / (위 사진에서 Create target group를 눌러 대상그룹을 NLB 생성 중간 과정에 만들었다.)
- 그룹 이름 설정
- 포트 설정
- VPC 선택

9-4 NLB 타켓그룹설정

대상 그룹 헬스체크 설정, 상태 검사 프로토콜 포트 HTTP 포트로 재정의

9-5 NLB 타켓그룹설정

대상 그룹 타겟을 설정 후, 대상 그룹에 정상적인 상태를 확인한 모습

9-6 엔엘비 대상그룹 확인

NLB 검증을 위해 NLB의 DNS 주소 복사

9-7 NLB 확인

NLB 검증

SNMP 서비스를 확인
snmpget 명령어로 NLB DNS 주소로 시스템 이름(SNMP OID 1.3.6.1.2.1.1.5.0)을 요청 시, ELB-EC2-1, ELB-EC2-2가 번갈아 응답합니다.
- 즉, UDP 프로토콜 161 포트로 전달하는 SNMP 요청을 NLB가 부하 분산하여 대상 그룹에 속한 2개의 인스턴스로 부하 분산하는 것입니다.

10 NLB 검증

추가로 사용자가 전달하는 요청에 대해 NLB 로드 밸런서를 거쳐갈 때, 출발지 IP를 어떻게 전달하는지 확인
- 3.35.55.43 > 10.0.0.57 은 출발지 IP가 3.35.x.x 라는 것으로 해당 IP는 My-EC2에 해당
- 즉, NLB는 출발지 IP를 사용자의 퍼블릭 IP를 그대로 유지하여 전달하는 특징이 있음
- 반면, ALB는 출발지 IP를 사용자의 IP 주소가 아닌, ALB 자신의 로컬 IP로 통신하는 특징이 있음

11 엔엘비 로드밸런서 출발지 아이피확인

결론

ALB는 HTTP(S)에 특화되어 상세한 제어가 가능한 로드밸런서
NLB는 TCP, UDP 모든 포트에 대하여 빠른 처리 속도의 로드밸런서
또한, NLB는 클라이언트 IP를 보존하지만,
ALB는 클라이언트 IP를 보존하지않고, 자신의 IP로 대체하여 전달하는 차이가 있음

클라이언트 IP를 보존하지 않으면, 서버 입장에서는 어떤 대상의 IP가 접근했는지 알 수 없습니다.

이런 부분을 해결하기 위해 ALB에서는 X-Forwarded-For 헤더라는 곳에 클라이언트 IP정보를 담아 전달합니다.

자원 삭제

로드 밸런서 삭제
대상 그룹 삭제
CloudFormation 삭제

Hello, I'm@nickhealthy

개발자를 꿈꾸고, 파이썬과 클라우드에 관심이 많은 비전공자

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