O(1) IP 할당기: 네트워크 크기와 무관한 효율적인 IP 관리

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

DevOps

대상자

네트워크 인프라 개발자, WireGuard 기반 IaaS 구축자, DevOps 엔지니어

핵심 요약

• Redis를 활용한 IP 재사용: 사용자 정의 IP 해제 시 Redis 스택에 저장하여 O(1) 시간 복잡도로 IP 할당 가능
• IP를 숫자로 저장: CIDR 기반 IP를 정수로 변환하여 DB에서 최대값 조회 시 O(1) 성능 달성
• DB 인덱싱 최적화: ip_address 컬럼에 인덱스 추가로 SELECT 쿼리 시간 복잡도 O(1) 구현

섹션별 세부 요약

1. 문제 정의

• WireGuard의 IP 할당 한계: P2P 프로토콜로 서버측 IP 할당 기능 없음
• 기존 방식의 비효율성: /8 네트워크의 1600만 호스트를 순회하는 O(N) 시간 복잡도

2. O(1) 솔루션 설계

• Redis 활용: 해제된 IP를 스택에 저장, PUSH/POP 명령으로 O(1) 할당
• DB 최대값 조회: IP를 숫자로 저장 후 SELECT MAX(ip_address) 쿼리 사용
• CIDR 지원: /8, /16, /24 범위의 IP를 정수로 변환 후 GenerateIP() 함수로 IP 생성

3. DB 인덱싱 최적화

• B+ Tree 인덱싱: ip_address 컬럼에 인덱스 추가로 ORDER BY DESC LIMIT 1 쿼리 성능 향상
• 인덱스 스캔 효율: 최대값 조회 시 인덱스 끝 노드만 스캔하여 O(1) 시간 복잡도 달성

결론

• Redis + DB 인덱싱 + 숫자 기반 IP 저장을 통해 전체 IP 할당 로직의 시간 복잡도를 O(1)로 유지
• SELECT MAX(ip_address) 쿼리에서 인덱스 활용으로 O(1) 성능 확보, WireGuard 기반 IaaS의 확장성 극대화