데이터베이스 복제(Master-Slave, Multi-Master) – 성능과 가용성을 높이는 필수 기술

현대의 데이터베이스 환경에서 데이터의 일관성과 성능을 유지하면서도 확장성(Scalability)을 확보하는 것은 매우 중요한 과제입니다.

특히 대용량 트래픽이 발생하는 서비스에서는 데이터베이스 복제(Database Replication)가 필수적인 기술로 자리 잡고 있습니다.

 

데이터베이스 복제는 하나의 데이터베이스 인스턴스에서 다른 인스턴스로 데이터를 동기화하여 읽기 성능을 향상시키고, 장애 발생 시 신속하게 복구할 수 있도록 돕습니다.

이 글에서는 데이터베이스 복제의 개념과 주요 유형인 Master-Slave 복제, Multi-Master 복제의 구조 및 장단점, 활용 사례를 자세히 살펴보겠습니다.

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1. 데이터베이스 복제란? (Database Replication)

🔹 데이터베이스 복제 개념

데이터베이스 복제(Database Replication)는 한 데이터베이스 서버(Primary 또는 Master)에서 변경된 데이터를 다른 서버(Replica 또는 Slave)로 복제하여 일관된 데이터를 유지하는 기술입니다.

이를 통해 읽기 부하를 분산하고, 장애 발생 시 백업 서버로 빠르게 전환하는 이점을 가질 수 있습니다.

📌 데이터베이스 복제의 주요 목적

• 읽기 부하 분산 (Load Balancing) – 다중 서버에 데이터를 복제하여 읽기 성능을 향상
• 데이터 이중화 (Data Redundancy) – 장애 발생 시 빠르게 복구 가능
• 고가용성 (High Availability, HA) – 하나의 서버가 다운되더라도 다른 복제본을 사용하여 지속적인 운영 가능
• 백업 및 분석 환경 구축 – 운영 DB와 별도로 복제하여 분석용 데이터베이스로 활용

SQL 예제를 추가하면 이해하기 더 쉬워지고 실무 적용이 용이해집니다. 데이터베이스 복제(Master-Slave, Multi-Master) 관련 SQL 예제를 추가하면 실전에서 활용할 수 있는 가이드가 될 수 있습니다.

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2. Master-Slave 복제 구조

🔹 Master-Slave 복제란?

Master-Slave 복제(Primary-Replica)는 가장 일반적인 데이터베이스 복제 방식으로,

한 개의 Master(Primary) 데이터베이스에서 데이터가 변경되면 하나 이상의 Slave(Replica) 데이터베이스로 복제되는 구조입니다.

📌 Master-Slave 복제 구조

• Master(DB Primary): 데이터 변경(INSERT, UPDATE, DELETE)이 수행되는 주 데이터베이스
• Slave(DB Replica): Master의 변경 사항을 수신하여 동기화하는 보조 데이터베이스

📌 동작 과정

1. Master DB에서 데이터 변경(쓰기 작업 수행)
2. 변경된 데이터를 Binary Log(트랜잭션 로그)에 저장
3. Slave DB가 Binary Log를 읽고 변경 사항을 적용하여 동기화

📌 Master-Slave 복제의 주요 특징

• 쓰기(Write)는 Master에서만 수행
• 읽기(Read)는 Slave에서도 가능 (읽기 부하 분산 가능)
• 장애 발생 시 Slave를 Master로 승격(Failover)하여 고가용성 확보

 

🔹 Master-Slave 복제의 장점과 단점

✅ 장점

• 읽기 성능 향상: Slave DB에서 읽기 작업을 수행하여 부하 분산
• 고가용성(HA) 보장: Master가 다운되면 Slave를 승격하여 빠른 복구 가능
• 데이터 백업 및 분석 환경 제공: 운영 DB와 별도로 Slave에서 백업 수행 가능

❌ 단점

• 쓰기 작업은 오직 Master에서만 가능 → 확장성 제한
• Slave 데이터 일관성 문제 → 비동기 복제 시 Master와 Slave 간 데이터 불일치 가능
• 장애 발생 시 Failover 과정 필요 → 자동화되지 않으면 운영 부담 증가

🔹 Master-Slave 복제 활용 사례

• 대규모 트래픽을 처리하는 웹 서비스 – 로그인, 게시판, 검색 서비스 등
• 데이터 백업 및 분석을 위한 Read-Replica 환경 구축
• 고가용성이 필요한 기업용 데이터베이스 시스템

✅ Master-Slave 복제 설정 (MySQL 예제)

1️⃣ Master 서버 설정

먼저 Master(Primary) 서버에서 복제를 활성화합니다.

-- 1. Master 서버의 설정 파일 (my.cnf 또는 my.ini)에서 Binary Log 활성화
[mysqld]
log-bin=mysql-bin
server-id=1

-- 2. 복제 전용 사용자 생성
CREATE USER 'replica_user'@'%' IDENTIFIED BY 'strong_password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replica_user'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

-- 3. Master 서버의 현재 상태 확인 (Binary Log 정보)
SHOW MASTER STATUS;

📌 주의: SHOW MASTER STATUS; 실행 시, File과 Position 값을 기록해야 합니다.

2️⃣ Slave 서버 설정

Slave 서버에서 Master의 변경 사항을 적용할 수 있도록 설정합니다.

-- 1. Slave 서버의 설정 파일 (my.cnf 또는 my.ini)에서 server-id 설정
[mysqld]
server-id=2

-- 2. Master 서버와 연결하여 복제 시작
CHANGE MASTER TO 
MASTER_HOST='Master_IP_Address',
MASTER_USER='replica_user',
MASTER_PASSWORD='strong_password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
MASTER_LOG_POS=154;

START SLAVE;

-- 3. Slave 상태 확인
SHOW SLAVE STATUS\G;

📌 Slave 복제가 정상적으로 실행되면 Slave_IO_Running: Yes, Slave_SQL_Running: Yes 상태가 됩니다.

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3. Multi-Master 복제 구조

🔹 Multi-Master 복제란?

Multi-Master 복제(Multi-Primary)는 여러 개의 Master(Primary) 데이터베이스가 서로 데이터를 복제하여 읽기와 쓰기 작업을 동시에 처리할 수 있는 구조입니다.

즉, 모든 노드에서 데이터를 변경할 수 있으며, 변경 사항이 서로 동기화됩니다.

 

📌 Multi-Master 복제 구조

• 각 Master DB가 독립적으로 읽기/쓰기 가능
• 모든 Master 노드 간 변경 사항이 동기화됨
• Conflict Resolution(충돌 해결) 알고리즘 필요

📌 동작 과정

1. 하나의 Master에서 데이터 변경(INSERT, UPDATE, DELETE) 발생
2. 다른 Master DB로 변경 사항이 전파됨
3. 데이터 충돌이 발생할 경우 Conflict Resolution 로직을 적용

📌 Multi-Master 복제의 주요 특징

• 모든 Master가 읽기 및 쓰기 가능
• Master 간 데이터 동기화가 이루어짐
• Conflict Resolution(충돌 해결) 메커니즘 필요

🔹 Multi-Master 복제의 장점과 단점

✅ 장점

• 쓰기(Write) 부하 분산 가능 → 여러 Master에서 동시 쓰기 가능
• 더 높은 가용성(HA) 제공 → 하나의 Master가 다운되더라도 다른 Master 사용 가능
• 지리적으로 분산된 환경에서도 유용 → 글로벌 데이터베이스 구축에 최적

❌ 단점

• 데이터 충돌 문제 발생 가능 → 같은 데이터가 동시에 여러 Master에서 변경될 경우 충돌 발생
• 구성 및 유지보수 복잡 → Conflict Resolution 로직이 필요
• 트랜잭션 일관성 보장이 어려움 → 실시간 동기화 시 성능 저하 가능

 

🔹 Multi-Master 복제 활용 사례

• 글로벌 기업의 분산 데이터베이스 환경
• 멀티 리전 서비스 (예: AWS, GCP, Azure 기반 분산 DB 시스템)
• 고성능 OLTP (Online Transaction Processing) 시스템

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4. Master-Slave vs Multi-Master – 언제 어떤 방식을 선택할까?

복제 방식	쓰기 분산	읽기 성능	장애 대응	데이터 일관성	운영 난이도
Master-Slave	❌ (Master에서만 가능)	✅ (Slave에서 읽기 분산)	✅ (Failover 가능)	✅ (데이터 불일치 최소화)	쉬움
Multi-Master	✅ (여러 Master에서 가능)	✅ (모든 Master에서 가능)	✅ (고가용성 보장)	❌ (충돌 가능성 있음)	어려움

✅ Multi-Master 복제 설정 (MySQL 예제)

Multi-Master 복제를 설정하려면 각 서버가 Master이면서 동시에 Slave 역할을 해야 합니다.

📌 각 Master 노드에서 설정할 내용

-- Master 1 (server-id=1)
[mysqld]
server-id=1
log-bin=mysql-bin
auto-increment-increment=2
auto-increment-offset=1

-- Master 2 (server-id=2)
[mysqld]
server-id=2
log-bin=mysql-bin
auto-increment-increment=2
auto-increment-offset=2

📌 각 Master 서버에서 복제 사용자 생성

CREATE USER 'replica_user'@'%' IDENTIFIED BY 'strong_password';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'replica_user'@'%';
FLUSH PRIVILEGES;

📌 Master 1에서 Master 2로 복제 설정

CHANGE MASTER TO 
MASTER_HOST='Master2_IP',
MASTER_USER='replica_user',
MASTER_PASSWORD='strong_password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000002',
MASTER_LOG_POS=107;

START SLAVE;

📌 Master 2에서 Master 1로 복제 설정

CHANGE MASTER TO 
MASTER_HOST='Master1_IP',
MASTER_USER='replica_user',
MASTER_PASSWORD='strong_password',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',
MASTER_LOG_POS=102;

START SLAVE;

📌 Multi-Master 복제 상태 확인

SHOW SLAVE STATUS\G;

✅ 데이터 복제 테스트 (Master-Slave & Multi-Master 공통)

📌 Master 서버에서 데이터 삽입

USE test_db;

CREATE TABLE users (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    email VARCHAR(100),
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

INSERT INTO users (name, email) VALUES ('Alice', 'alice@example.com');
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('Bob', 'bob@example.com');

📌 Slave 서버에서 데이터 확인

USE test_db;
SELECT * FROM users;

✅ Slave 서버에도 동일한 데이터가 복제되면 복제 성공!

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🔹 결론 – SQL 예제와 함께 데이터베이스 복제 적용하기

Master-Slave 및 Multi-Master 복제는 대규모 데이터베이스 환경에서 성능과 가용성을 높이는 핵심 기술입니다.

이번 SQL 예제를 활용하면 직접 복제 환경을 구축하고, 복제 상태를 확인하며, 장애 발생 시 Failover 전략을 실험할 수 있습니다.

📌 선택 기준

• 읽기 성능이 중요하고, 데이터 일관성이 중요한 경우 → Master-Slave 복제
• 고가용성과 쓰기 성능이 중요한 경우 → Multi-Master 복제

각 시스템의 특성과 요구 사항을 고려하여 적절한 복제 방식을 선택하는 것이 중요합니다! 🚀