CDN 네트워크 적용 방법론
콘텐츠 다양화로 서비스 대상...CDN 서비스도 진화

최근 전송매체의 발달, 온라인 콘텐츠 보급 활성화, UCC 서비스 등의 성장으로 인해 국내뿐 아니라 전 세계적으로 폭발적인 인프라 규모 성장이 이루어지고 있다. 이와 더불어 인프라 구조가 복잡해지고 대용량 네트워크 트래픽이 증가함에 따라 투자비용을 최소화 하고 효율적인 서비스 인프라 운영을 하기 위한 고민도 가중되고 있다. 이에 효율적인 대용량 인프라 관리의 대안이 될 수 있는 CDN 서비스에 대해 소개하고자 한다.

GS네오텍 윤노기 과장

서비스 인프라 구성 시 고려 사항

과거부터 현재까지 기존 인프라 구성에서 발생하는 문제점들을 해결하기 위하여 다양한 방법들이 시도되었고 이에 따라 여러 가지의 솔루션들이 적용되었지만 이런 솔루션들은 일시적으로 문제를 해결하기 위한 임시방편일 뿐 시간이 지남에 따라 또 다른 문제가 발생하게 되었고 결국에는 이를 해결하기 위해 또 다른 솔루션들이 적용되는 형태가 반복되고 있다.

웹서비스의 예로 들면 계속적으로 증가하는 사용자들에게 안정적인 서비스를 제공하기 위해 순차적으로 서버 증설, L4 스위치 도입, 캐싱서버 도입, 압축 솔루션 등이 도입되면서 일시적인 효과는 거두었지만 새롭게 제기되는 문제들에 대해서는 또 다른 솔루션이 필요함에 따라 근본적인 문제를 해결하기에는 역부족이었다.

근본적인 문제 해결을 위해서는 빠르게 성장하는 인프라 환경에 대한 변화를 감지하고 신속히 대처하여 투자 및 관리 비용을 최소화 하는 것이 관건이라고 할 수 있다.

일반적으로 서비스가 성장세를 지속함에 따라 고려해야 할 사항들은 다음과 같다.

·인터넷은 서로 다른 중소규모의 네트워크가 연결된 거대한 네트워크이므로 어느 한 부분이 문제가 발생할 경우 병목현상이 발생
·예상치 못한 트래픽 증가나 갑작스런 인프라 증설 시 신속하게 대처하지 못할 경우 서비스 품질 저하에 따른 비즈니스 기회 상실
·서비스의 성장에 따라 인프라의 투자가 이루어져야 하나 성장 예측이 어렵고 예측이 정확하지 못할 경우 과잉 투자와 기회비용 손실의 리스크가 상시 존재

따라서 효과적인 분산 시스템 구성, 신속한 서비스 확장, 투자비용 최소화 등이 안정적인 서비스 제공을 위한 중요한 요소라고 볼 수 있다.

<그림1> 서비스 성장에 따른 인프라 발전 Flow

<그림2> 서비스 성장에 따른 투자비용

CDN(Contents Delivery Network)

고객사(주로 CP업체) 단일 네트워크 노드에 집중되어 있는 대용량 또는 접속 빈도수가 높은 콘텐츠를 주요 ISP에 분산 구성함으로써 해당 ISP에 인접한 사용자들이 최단의 경로에서 안정적인 서비스를 제공 받을 수 있도록 하는 서비스이다.

일반적인 콘텐츠 처리 방식은 사용자가 여러 경로를 경유하여 해당 콘텐츠에 접속을 하게 하지만 CDN 서비스를 적용할 경우 사용자의 최단 거리에 있는 서버에서 콘텐츠를 접속하게 되므로 보다 더 안정적인 서비스 품질을 보장 받을 수 있다.

<그림3>과 같이 기존 방식의 경우 콘텐츠가 ISP ‘B’에 위치해 있고 사용자는 ISP ‘A’에 속해 있다고 하면 콘텐츠 접속을 위해 여러 개의 네트워크 경로를 통해 해당 서버에 접근하게 된다. 이로 인해 중간 네트워크 병목현상 등에 의해 지연현상이나 서비스 단절 등이 발생하게 된다. 반면 CDN서비스를 이용한 콘텐츠 전송 방식은 주요 ISP에 해당 서비스에 대한 서버들을 구성하여 ISP ‘A’ 사용자들은 굳이 ISP ‘B’에 있는 서버에 접속을 하지 않더라도 인접한 ISP ‘A’ 서버로 접속하여 콘텐츠를 받아 올 수가 있게 된다.

서비스가 대형화 되고 네트워크 트래픽이 증가함에 따라 ISP간(IX)의 병목현상에 의한 서비스 품질에 대한 이슈가 제기되면서 이러한 분산환경 구성이 더욱 중요시 되고 있으면 대규모 인프라 관리 측면에서도 CDN에 대한 수요가 증가하고 있다.

<그림3>

CDN 동작 원리

CDN서비스는 사용자 요청을 기반으로 GSLB(Global Server Load Balancing)를 이용한 효과적인 분산 및 파일 배포가 주요 핵심 기술이다.

사용자 요청에 따라 효과적인 분산을 위해서는 GSLB(Global Load Balancing)이 필요하게 된다.

GSLB(Global Load Balancing) 시스템은 사용자 요청에 따라 최적화된 경로의 서버들을 연결해주는 정보를 기록하고 있으며 각 ISP간의 Fail-over 기능도 수행하므로 특정 ISP구간에 문제가 발생했을 경우에도 자동으로 다른 ISP로 사용자 요청이 우회된다.

GSLB에 의한 기본적인 CDN 동작원리는 아래와 같다.

① 사용자가 웹서버에 접속해 해당 페이지를 요청
② 해당 페이지에서 CDN이 적용된 콘텐츠에 대한 도메인 정보를 Local DNS에 요청
③ Local DNS는 분산서버들 정보가 기록된 GSLB 시스템 정보를 사용자에게 전송
④ 사용자는 분산서버 정보가 저장된 GSLB시스템으로 최적의 경로서버 요청
⑤ 인접한 최적의 경로 서버 IP획득(X.X.X.X) 후 사용자는 해당 서버로 콘텐츠 요청
⑥ 해당 서버에 응답이 없는 경우 다른 서버로 우회 처리

또한 CDN서비스는 동일 서비스에 대해 단일 ISP 노드가 아닌 복수의 ISP를 운영하기 때문에 파일 배포 시 서비스의 끊김 없는 실시간 파일 배포가 이루어 져야 한다. 이를 위해서는 실시간으로 콘텐츠 서버의 변경 내용을 감지하고 이를 각 ISP에 위치해 있는 서버로 전달을 할 수 있는 방법들이 적용되어야 한다. 결과적으로 이러한 실시간 파일 배포 방식은 지연된 파일 배포로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 서비스 문제점들을 최소화하여 서비스 품질을 높일 수가 있게 된다.

CDN서비스의 적용 효과

CDN도입 초기에는 새로운 형태의 서비스 등장으로 인해 논란의 여지도 많았지만 트래픽 증가에 따른 주요 ISP간의 연동망(Middle mile) 품질 문제가 이슈화됨에 따라 매력적인 서비스로 각따른 관리 부담증가로 인해 아웃소싱 형태로 인프라 관리 측면에서 CDN서비스의 장점도 부각되고 있다.

일반적으로 CDN서비스 적용 시 아래와 같은 장점들을 얻을 수 있다.

·CDN서비스는 사용자와 인접한 지점에서 콘텐츠를 전송하기 때문에 중간지점에서 발생 할 수 있는 병목 현상을 줄일 수 있다.
·대용량 서비스 또는 갑작스런 사용자의 증가로 인한 네트워크 트래픽 폭주 시에도 빠르고 안정적인 서비스가 가능하다.
·주요 ISP노드에 다중의 서버팜을 구성, 특정 ISP 장애 시에도 다른 노드로 우회하여 서비스가 가능하기 때문에 별도의 이중화 및 백업 구성이 필요 없다.
·인프라가 대형화됨에 따라 관리부담을 줄이고 추가 투자 비용을 최소화 할 수 있다.

CDN 서비스 적용 대상

CDN이 적용 가능한 서비스는 크게 다운로드, 스트리밍, 이미지 캐싱 서비스 등이 있으며 최근에는 대용량 트래픽 및 스토리지 기반 서비스인 UCC 서비스와 같이 기존 CDN 구성에서 혼합된 방식의 CDN 서비스도 등장하고 있다.

다양한 형태의 인터넷 비즈니스 출현에 따른 콘텐츠 다양화로 서비스 적용 대상은 점차 확대 되고 있으며 이에 따라 CDN 서비스의 형태도 한층 더 진화될 것으로 예상된다.

<그림4> CDN 서비스 동작 원리

<표1> CDN 서비스 적용 대상

CDN 서비스의 확장

최근 리치미디어 콘텐츠가 급격히 증가함에 따라 콘텐츠를 효율적으로 분산, 관리가 해당 서비스의 주요 이슈로 부각되고 있다. 최근 폭발적인 성장세를 보인 UCC서비스와 같이 대용량 트래픽 및 스토리지 기반의 서비스들은 전체 콘텐츠들을 효과적으로 분산하는 방법이 해당 서비스의 주요 이슈로 부각되고 있다. 일반적인 CDN전송 방식의 경우 단순 서버 증설에 의한 분산 방식으로 Long-tail형태의 UCC서비스와 같이 대용량 서비스를 처리하기 위해서는 좀 더 진화된 형태의 CDN 구성이 필요하다. 최근에는 <그림5>와 같이 가상화 개념을 도입한 분산 병렬 처리 방식이 실제 서비스에 적용되고 있다.

이처럼 향후 새로운 형태의 서비스 모델이 등장함에 따라 CDN서비스는 보다 더 확장되고 진화된 형태로 발전될 것이다.

향후 CDN 서비스 발전 방향

지금까지 전반적인 CDN서비스에 대한 소개 및 효과 등에 대해서 알아보았다. 앞으로도 다양한 형태의 서비스가 출현함에 따라 인프라 구성은 더욱 대형화되고 복잡해질 것이다. 이에 CDN서비스는 단순 네트워크 트래픽 분산 차원이 아닌 효율적인 인프라 관리를 위한 아웃소싱 형태의 서비스에 더 근접해 갈 것으로 예상된다.

향후 CDN서비스 관련 이슈사항들은 아래와 같이 예측해 볼 수 있다.

·방송, 통신 융합 및 IPTV 활성화에 따른 콘텐츠 다양화 및 대용량화
·온라인 게임 산업의 성장, HD급 고화질 동영상 도입으로 인한 네트워크 대역폭 증가
·대용량 트래픽 관리 부담에 따른 IT 인프라 아웃소싱 서비스에 대한 수요 증가
·국내외 업체의 해외 진출에 따른 분산이슈 발생으로 Global CDN 활성화
·투자 및 관리비용 부담에 따른 혼합된 형태의 CDN 전송 방식 등장

최근 비즈니스 환경은 빠르게 변화하고 예측하기 힘듦에 따라 향후 인터넷 비즈니스의 성패는 빠르게 변화하는 환경을 빨리 감지하고 이에 대한 리스크를 최소화하면서 신속하게 대응하는지 여부에 달려 있다고 생각된다.

<그림5> 확장된 CDN 서비스 구성의 예