ロードバランサーとは？
ITトレンド用語として耳にすることも多い「ロードバランサー」ですが、種類や役割について深く理解できていない方も少なくないでしょう。
負荷分散装置とも呼ばれており、ロードバランサーは外部からの通信を複数のサーバーに分散する仕組みを提供する装置のことを指します。
複数のサーバーに負荷を分散させることで、サーバーのリソース不足による速度低下を防ぐなど、重要な役割を果たす装置であると言えるでしょう。
まずは、ロードバランサー基本的な内容となる下記の項目について解説していきますので、ぜひ参考にしてください。
- DNAラウンドロビンとの違い
- ロードバランサーの仕組み
- サーバーへ割り振る方法
DNSラウンドロビンとの違い
ロードバランサーと同じく「負荷分散の仕組み」を持つのがDNSラウンドロビンです。
ロードバランサーとDNSラウンドロビンの違いを簡単に説明すると以下となります。
- ロードバランサー：機器やシステムを設置してアクセスを分散させる
- DNSラウンドロビン：DNS上で直接アクセスを分散させる
さらに下記には、DNSクラウドロビンとの違いを分かりやすく表で表していますので、ぜひ参考にしてください。
| ロードバランサー | DNSクラウドロビン | |
| 機能 | 負荷分散 | 負荷分散 |
| 装置の有無 | 必要 | 不要 |
| 導入難易度 | 高い | 低い |
| 導入コスト | 高い （装置導入コストも別途必要） | 比較的安い |
| 負荷分散効率 | 高い | 低い |
| 故障検知（送信先） | あり | なし |
DNSクラウドロビンはロードバランサーに比べ、装置の設置を不要とし比較的安いコストで導入することができますが、一方で負荷分散効率の低さや送信先への故障検知が備わっていないなど、デメリットもあります。
そこで、負荷分散装置を導入する際には、目的を明確にしたうえで検討を行っていくことが重要であると言えるでしょう。
ロードバランサーの仕組み
前述したように、ロードバランサーの仕組みを簡単に説明すると「機器やシステムを設置し、外部らからアクセスを福栖のサーバーに振り分ける仕組み」です。
具体的には、ユーザーのアクセスをロードバランサーに設定されている仮想IPアドレスにまずは集約し、その後各サーバーの状態を考慮したうえでユーザーを割り振ります。
この時、各サーバーのIPアドレス宛にアクセスが送信される仕組みとなり、Webサイトに大量のアクセスがある場合でも、安定性の高いサービスを提供できるでしょう。
サーバーへ割り振る方法
では、ロードバランサーはどのようにユーザーからのアクセスをそれぞれのサーバーに割り振るのでしょうか。
サーバーへ割り振る方法には、以下の二つがありますのでそれぞれ見ていきましょう。
- L4
- L7
L4
まず１つ目の方法である「L4」は、以下の条件を利用して振り分け先を決めます。
- 送信元IP
- 送信元ポート
- 宛先IP
- 宛先ポート
- プロトコル
TCPコネクションが続く限りは同じ振り分け先に通信が届く仕組みとなり、接続元クライアントと接続先のバックエンドサーバーの間で一つのコネクションが利用されます。
接続元のクライアントから見たときの接続先IPは、L4ロードバランサーのIPであり、バックエンドサーバーへと送信されます。
この時、接続元IPは設定により以下の2つのどちらかの処理が行われます。
- 接続元クライアント（宛先アドレスを変換する）
- L4ロードバランサー（送信元アドレスを変換する）
L7
一方で「L7」は、URLのドメイン名やパス名によって振り分け先の決定を行います。
ホストベース（URLドメイン）やパスベース（パス名）によって振り分け先が決定されることにより、基本的には同じ振り分け先が使われ続け、サーバーが2つ以上設定されている場合には、ロードバランサーに設定した振り分けルールに基づいて通信が届きます。
接続元クライアントとバックエンドサーバーの一気通貫である「L４」に対し、「L7」のTCPコネクションは以下の２つに張られます。
- 接続元クライアントとL7ロードバランサー
- L7ロードバランサーとバックエンドサーバー
ロードバランサーの種類
ここまでロードバランサーの仕組みや振り分け方法について説明しましたが、そもそもロードバランサーには以下の２つの種類があります。
- ラウンドロビン型
- リーストコネクション型
ラウンドロビン型
まず紹介するロードバランサーの１つ目の種類は「ラウンドロビン型」です。
複数のサーバーがある場合にクライアントからのリクエストをそれぞれのサーバーすべてに均等に分ける仕組みとなっています。
各サーバーで処理するリクエストの数が均等であることから、サーバーの負荷も均等になります。
ラウンドロビン型を採用する際の注意点として、分散対象となるすべてのサーバーが同じ処理能力をもっていることです。
リーストコネクション型
すべてのサーバーに均一に分ける仕組みのラウンドロビン型に対して「リーストコネクション型」は、振り分け先のサーバーの負荷に応じて動的にリクエストを割り当てていく方式です。
接続しているサーバーのコネクション数が少ない送信先を優先して、ユーザーからのリクエストを割り当てていきます。
会員制サイトなどセッションの保持が必要なWebサイトを作成する場合には、リーストコネクション型を導入することがおすすめであると言えるでしょう。
ロードバランサーの役割・機能
ここからは、ロードバランサーの役割や機能について詳しく見ていきましょう。
役割・機能として挙げられるのは以下の3つです。
- 速度低下を防ぐ
- ダウンしたサーバーへは送らない
- 一時停止せずにサーバーのメンテナンスができる
どの役割や機能もWebサイトやアプリケーションの作成・安定した運営を行う上で必要不可欠な要素であると言えますので、ぜひ参考にしてください。
速度低下を防ぐ
Webサイトのページ表示速度の高速化はSEOの観点においても重要です。
ページ速度が遅いWebサイトやアプリケーションでは、ユーザーの離脱へつながってしまう可能性があります。
ページ速度が遅くなる主な原因は、処理件数の増加によるサーバーのCPUやメモリーなどのリソースを奪い合うことにより処理に時間がかかるためです。
そこでロードバランサーを導入し、サーバーも複数台に増やすことで負荷が分散され、Webサイトのページ表示速度の低下を防ぐことができます。
ダウンしたサーバーへは送らない
サーバーを1台で運用している場合、故障や障害によりサービスが停止してしまうと修理しないことには元の状態に戻りません。
一方で、ロードバランサーを導入し、サーバーを複数台で構成しておくことでそのうち１台がダウンした状態であっても、ダウンしたサーバーへは送らずに他のサーバーに自動切替設定を行っておくことで、ユーザーは継続してWebサイトやアプリケーションの利用を滞りなく行うことができます。
一時停止せずにサーバーのメンテナンスができる
ロードバランサーの役割・機能の中には、サービスを一時停止せずにサーバーのメンテナンスができる点も挙げられます。
サーバーのメンテナンスを行う際に、メンテナンス中のサーバーに振り分けないようにロードバランサーの設定をしておくことが可能です。
これにより、予定よりメンテナンスが長引いてしまった場合でもユーザーはWebサイトやアプリケーションのアクセス・利用を行うことができます。
まとめ
この記事では、ロードバランサーについてDNSラウンドロビンとの違いやそもそもロードバランサーの仕組みについて詳しく解説しました。
ロードバランサーの種類によってユーザーからのアクセスを処理する方法が変わるため、自社の運営形態や規模を考慮して適切となる方法を検討する必要があります。
Webサイトやアプリケーションの安定した提供を行うにあたって、ロードバランサーの導入は必要不可欠であり、SEOにおいても効果的となる可能性も高いでしょう。
ぜひ、導入を検討してみてください。
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