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負荷分散装置(ロードバランサー)の概要まとめ

投稿日:2014年11月21日 更新日:

今、負荷分散装置(ロードバランサー)について勉強しているのですが、ベースの知識として忘れないようにメモを取ることにします。
ロードバランサーはWEBサービスを提供しているISPなどの大規模なネットワーク環境に、これからはか習う必要になる装置です。

サーバ負荷分散の概要

そもそも。。。
サーバの負荷とはなんでしょうかってことです。

サーバの負荷は => サーバの処理。
ようは、クライアントがサーバにアクセスすることによってサーバの処理が発生します。

このサーバの処理がサーバの負荷ということです。

  • サーバの処理とは
    CPU、ディスクなどのパーツが動作することによりサーバの負荷になります。

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  • 分散とは
    分散は同じサービスと一つのサーバで処理するのではなく、複数のサーバに振り分けることにより個々のサーバの負荷を下げる技術です。
    たとえば、100人のクライアントがHTTPサーバへアクセスした際、1台のサーバで運用していると一度に100人のアクセス処理をします。
    しかし、2台、3台と同じHTTPサーバを増設することにより1台のサーバへの負荷を1/2、1/3と負荷を減らすことができます。
    このような処理を負荷分散と呼びます。

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サーバ負荷分散技術によるメリット

  • サーバへの負荷を分散することによる処理能力向上
    1台のサーバでアクセス処理ををせず、複数台のサーバでアクセス処理を実施することにより、1台にかかる負荷を軽減することが可能になります。
  • 耐障害性の向上
    複数のサーバで運用することにより、いずれかのサーバに障害が発生しダウンしたとしてもそのほかのサーバが稼働しているためクライアント側へのサービスを停止することなく、ほかのサーバでサービスを提供することができます。
  • メンテナンス性の向上
    サーバのパッチ適用、ソフトウェアバージョンアップなど、サービスのメンテナスをする際、複数のサーバで運用することにより1台ずつメンテナンスをすることができ、その間もほかのサーバでサービスを提供することが可能となります。

サーバ負荷分散技術

DNSラウンドロビン

DNSラウンドロビンはDNSサーバによる「名前解決」であり、1つの名前に対し複数のIPアドレスを登録することで、順番に名前解決をする技術です。

クライアントからアクセスするIPアドレスが変わることにより、DNSサーバへの負荷が軽減されます。

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しかし欠点として

  • #サーバの障害に気づかない
    WEBサーバに障害が発生しても、DNSサーバは気づかずに障害が発生したWEBサーバのIPアドレスを返答し続ける
    結果、クライアントはサーバへアクセスができなくなる
  • #均等に負荷分散されない
    クライアントPCは一度名前解決したDNSの情報を一定時間保持する
    これにより、DNSサーバ間とのトラフィック量がへり、回線のパフォーマンスは向上するが、クライアントPCはキャッシュ
    がなくなるまで同じWEBサーバにアクセスし続けるので負荷分散の妨げとなる

OSタイプ

OSタイプはOSの機能で負荷分散をする機能です。

  • Windows Server2008 = NLB(Network Load Balancing Services)
  • Linux = LVS(Linux Virtual Server)

どちらもOSの機能のとての提供であり、安価で負荷分散を実現することが可能となります。
しかし、小規模なサイトな単純なHTTPの負荷分散は向いているが、複雑で大規模な設定での負荷分散には向いていません。

  • NLBの例として
    複数のサーバはNLB専用共有MACアドレスを共有しており、NLBクラスタ内でそれぞれのサーバは専用のMACアドレスが割り当てられます。

この専用MACアドレスはARPには存在しない共有MACアドレスで応答をします。

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アプライアンスタイプ

負荷分散装置(ロードバランサ)を用いた負荷分散をすることです。

該当装置

  • F5 Network社 → BIG-IP
  • Citrix社 → NetScalerシリーズ
  • Cisco Systems社 → ACE4700シリーズ

上記の機器は負荷分散に特化した機器で負荷分散を実現するため、複雑なトラフィックを柔軟にします。
アプライアンスタイプの場合、トラフィックを一旦負荷分散装置で受け、それを背後のサーバへ受け流します。

その他の負荷分散

最後にその他の負荷分散の紹介を簡単にします。

  1. 回線負荷分散
    複数用意されている回線をすべて使いたい場合にしようする技術
  2. 広域負荷分散
    物理的、距離的に離れているサーバを負荷分散する技術
サーバ負荷分散入門
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