CPU 사용량 85%에서 3%로 절감한 AdGuard Home의 DNS 아키텍처 전환

Context

생산 ERP 시스템의 내부 네트워크 광고 필터링 도입 중 Pi-hole의 단일 스레드 기반 DNSMASQ 구조로 인한 CPU 병목 발생. 트래픽 증가에 따른 iptables 체인 비대화와 커널 락 경합으로 DNS 응답 지연 및 시스템 불안정성 초래.

Technical Solution

• Parallel Upstreams 설계를 통한 여러 DoH 엔드포인트 동시 쿼리로 응답 시간 단축
• RAM Cache 우선 전략을 적용한 반복 쿼리의 즉각적인 반환 구조 설계
• Bloom Filter와 Regex 기반 필터링 엔진 결합을 통한 대규모 블랙리스트 처리 효율화
• systemd 샌드박스 기반의 격리 환경 구축으로 DNSMASQ 힙 오버플로우 등 취약점 원천 차단
• DoH 및 DoT 프로토콜 통합을 통한 중간자 공격 방어 및 Zero Trust 보안 모델 구현
• Docker Compose 기반의 모듈형 배포 구조를 통한 설정 드리프트 방지 및 유지보수성 강화

Impact

• 평균 DNS 응답 시간: 120ms에서 15ms로 개선
• CPU 점유율: 85%에서 3%로 획기적 감소
• 메모리 사용량: 384MiB에서 64MiB로 최적화
• 캐시 히트율: 67%에서 93%로 상승
• 최대 동시 요청 처리량: 180에서 500으로 확장

Key Takeaway

고트래픽 환경의 네트워크 서비스 설계 시, 커널 수준의 룰(iptables) 의존도를 낮추고 애플리케이션 레벨의 효율적인 데이터 구조(Bloom Filter)와 비동기 병렬 처리 구조를 채택하는 것이 확장성 확보의 핵심임.