INTERNET
インターネット最新テクノロジー：第 43 回かかる処理では、1台のサーバーで1秒あたり数十リクエストといったところまで処理能力大量のアクセスからサーバーを守るが落ちてしまう。こうした場合にはさらに高ロードバランシング技術

性能なサーバーマシンを導入するよりも、ロードバランサーを用いて複数台のサーバーで運用するほうが、サーバーの台数に比例した処理能力の向上が期待できる。
また、サーバーマシンに障害が発生した場

インターネット利用者の増加により、コンテンツを提供するサーバーへの負荷が急速に増合や、OSをバージョンアップする際など、サ大している。こうした状況ではサーバーマシンを高性能なものに置きかえるよりも、複数ーバーを止めた状態でのメンテナンスが必要台のサーバーに処理を分散させる「ロードバランシング技術」が必要になってくる。インフになることも多い。こうした場合でも、ローラのブロードバンド化やストリーミングコンテンツの普及を目前に控え、注目を集めているドバランサーを導入すると、アクセスできなロードバンランシング技術を解説する。

いサーバーにはリクエストを割り振らず、稼上谷 一

動しているサーバーだけに割り振るので、サF5 ネットワークスジャパン（株）

イトのノンストップ運用が可能となる。

ロードバランサーの基本的な動作概念
図 2 は、ロードバランサーを使用したサイトの基本的な構成図である。ロードバランサーは基本的にはルーターとサーバーの間に設置される。ロードバランサーを使った場合、ユーザーからはサーバーは1台に見える。この仮想サーバーのIP アドレスはロードバランサーに割り当てられ、ロードバランサーはNATを使って実際のサーバーにアクセスを割り振っていく。サーバーからの応答も同様にロードバランサーがNAT によって変換し、ユーザーにデータを送信する。したがって、実際のサーバー側にはプライベートアドレスを割り当てるのが一般的だ。

パフォーマンスの向上とノンストップ運用の実現

このように、複数台のサーバーを使ってサまたN A T だけでなく、 後 述 するようにイトの運営を分散処理させるのが、ロードバHTTPヘッダーなどの情報によってアクセスをランシングと呼ばれる技術である。ロードバ割り振るサーバーを決定する場合には、途中

昨年 12 月、ブッシュ、ゴア両氏の大統領

ランシングの目的は、アクセス数の増大に対まではロードバランサーがHTTPサーバーの代選の集計結果が注目を集め、米最高裁判所

するパフォーマンスの向上とノンストップ運理をすることになる。のウェブサイトはパンク寸前の状態となった。

用にある（図1）。

こうした事態を受けて最高裁のサイトが導入

現在ではサーバーの性能も向上しているた

したのが、「ロードバランサー」と呼ばれる装め、HTML ファイルを返すだけであれば1 秒置を用いて14台のサーバーで分散処理させるあたり数百リクエスト程度の処理は可能だ。

各サーバーにどのようにアクセスを割り振方式だった。

しかし、CGI やJava、SSL といった負荷のっていくかには、338ページの図3に示すよう

336 INTERNET magazine 2001/5

各サーバーへのバランシング方式

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にいくつかの方式がある。もっとも単純なのが「ラウンドロビン方式」で、各サーバーにサーバーの状態を診断する順番にアクセスを割り振っていく。この方式

ヘルスチェック

は各サーバーが同程度の性能である場合にはロードバランサーにより複数台のサーバー有効だが、サーバーの性能にばらつきがあるで運用していると、1台のサーバーがトラブル場合には性能の低いサーバーがボトルネックを起こしただけでは障害の発生に気が付きにになってしまう可能性がある。こうした場合くい。そこで、ロードバランサーは各サーバーには、各サーバーの処理性能を考慮して、あがきちんと動作しているか、ヘルスチェックとらかじめ各サーバーにどのくらいの割合でアよばれるテストを定期的に行うのが一般的でクセスを割り振るかを決定しておく「重みつある。もちろん、このヘルスチェックにパスしきラウンドロビン方式」が有効となる。

ないサーバーには、ユーザーからのアクセスをさらに効率よくアクセスを割り振るには、各サーバーの状態に応じてそのつど最適なサ割り振らないように制御することになる。
ヘルスチェックの方式としては、Pingチェーバーを選択する「ダイナミックモード」と呼ばれる方式を用いる。具体的には、アクセ
ユーザー

スがあった時点で処理しているコネクション数がもっとも少ないサーバーにリクエストを割り振る方式や、サーバーからのレスポンスのスピードを計測してもっとも速いサーバーに・CGI、SSLなどのアクセスを割り振る方式などがある。

負荷の高いアプリケーション・メンテナンス時にはさらに高度な方式としては、サーバーのサーバーが停止してしまう

インターネット

CPU やメモリーの使用率をリアルタイムで監サーバー視する方式や、これらの要素を総合的に判断・ユーザーの増加、ブロードバンドの普及などによるアクセスの増加して割り振る方式などもある。また、あらかじめ各サーバーに優先順位を設定し、優先順位の高いものが使用できないときのみ次の優

図1

インターネットサーバーの課題先順位のサーバーにリクエストを割り振る方式もある。これは、メインのサーバーが一杯サーバーのときに「ただいま混みあっております」とユーザーいったメッセージを表示させる場合にも有効Aとなる。
このほかの方式としては、HTTP ヘッダーA
インターネットの要素により割り振り先を定義する方式があABる。たとえばユーザーからリクエストのあったURLにより、拡張子がcgiならAのサーバー、

www.example.co.jp
ロードバランサーBC

B

その他であればB のサーバーといった使い方Cができる。また、ユーザーの使用しているブ（バックアップ用）

ラウザーを示す「User-Agent」というヘッC

ダーの違いにより、通常のサーバーと携帯端・アクセスを複数台のサーバーで処理する

末用のサーバーに割り振るといった動作にも・安全性を高めるため、ロードバランサーも通常は2台で運用する

×

メンテナンス中・ユーザーには同じサーバーにアクセスしているように見える適している。
図2

ロードバランサーの設置例

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NAT（ナット／ Network Address Translator）：プライベートIP アドレスとグローバルIP アドレスを相互に変換し、ローカルIP アドレスしか割り当てられていないマシンなどからインターネットにアクセスできるようにする技術。
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INTERNET magazine 2001/5

337

ックやPort チェックのほか、ウェブサーバーが正しく動作しているかを確認するコンテン
ツチェックや、アプリケーションが正しく動作しているかを確認するアプリケーションチ
ェックなどがある（図4）。
アプリケーションチェックでは、ロードバランサーが仮想端末となり、RADIUS やIMAPなどのリクエストを出して、応答形式が正しいかをチェックする。さらに高度なチェック
ラウンドロビンサーバー各サーバーに均等に分散するとしては、ロードバランサーがサーバーに対し1
4てアクセスのシミュレーションを行い、検索や注文、クレジット決済といった一連の流れ

2
5

ロードバランサーがすべて正常に行われているかといったことをチェックする方法もある。
このほかには、各サーバーの処理数の上限36を設定し、あるしきい値を超えた場合はそのサーバーをダウンしたものとみなし、しきい値以下になるまではそのサーバーにはリクエスト

重みづけラウンドロビン
各サーバーごとに決められた割合で分散するを割り振らない方式もある。

1
低性能

24

同じサーバーで処理しつづける
パーシステンス機能

356

ロードバランサーの目的はユーザーからの高性能アクセスを複数台のサーバーに分散処理させることだが、サーバーによってはこうした処理ダイナミックモードにより誤動作する可能性もある。たとえばシ各サーバーの負荷状況（接続数、CPU使用率など）に応じて分散する

負荷：大ョッピングサイトなどでは、商品名や価格などは共通のデータベースで管理していても、ユーザーの買い物途中の買い物カゴの中身の負荷：中ような情報は、各サーバーがそれぞれ一時的に記憶しているのが一般的だ。したがって、

負荷：小こうした場合には、アクセスごとにユーザーが実際に接続するサーバーが変わってしまう

HTTPヘッダー
URLのディレクトリー名や拡張子、HTMLファイル

ブラウザーの種類などによって分散すると、誤動作の原因となってしまう。少なくと*.html

もユーザーがすべての買い物を終えるまでは、1台のサーバーで処理しつづけなければならな

CGIスクリプト
*.cgi

い（図5）
。

User-Agent="i-mode"

ーのリクエストを同一サーバーに割り振りつこうした処理を実現するのが、同一ユーザiモード用ページづける「パーシステンス」と呼ばれる機能だ。
図3

パーシステンスを実現する手法としては、1

負荷分散方式の種類

D338 INTERNET magazine 2001/5

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R A D I U S （ ラディウス／ R e m o t e A u t h e n t i c a t i o n D i a l - I n U s e r S e r v i c e s ）：米Lucent Technologies社によって開発された、ダイアルアップ接続の認証方式の名称。ユーザー名とパスワードをデータベースにより確認し、接続時間や送受信したデータ量などを収集する際に用いられる。
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ユーザーのIP アドレスが同一の場合には同一クエストを最適なサーバーに割り振れるようサーバーに接続する、2SSL のセッションIDになる。

が同一の場合には同一サーバーに接続する、

このほか、同一LAN内のサーバーだけでな

3cookie にサーバーID を埋め込みロードバ

く、複数地点のデータセンターで処理を行うランサーがそれに従いリクエストを割り振る、広域分散方式なども、ユーザーに対していかといった方式がある。ロードバランサーにはに高速にレスポンスするかという点できわめSSLの処理を専用に行うSSLアクセラレータて重要な要素となってきている。

ーカードなどのオプションが用意されている場

今後、ロードバランシング技術には単純に合も多い。これによりロードバランサー側で負荷を分散させるだけでなく、このような複もSSL 通信の内容に応じた処理が可能にな雑な処理も要求されるようになる。ともあれ、るほか、サイト全体としてもSSL に必要な処ブロードバンド時代を迎え、ユーザーからのア理が軽減されるといったメリットがある。

クセスは増大する一方で、さらにはウェブア

一方、iモード端末のように、ユーザーのIPプリケーションなどの機能の重要性もますまアドレスやSSLのセッションIDが同一ユーザす高まっている。こうしたアクセスを確実にーからのアクセスであっても毎回変化する可処理するためにも、ロードバランシング技術の能性もある。こうした場合には、URL内にサ進化が必要であるのは間違いないところだ。

ーバーIDを埋め込むという方式が、現在多くのサイトで使われている。ロードバランサーではHTTP ヘッダーによるアクセスの割り振り
1Pingチェック：サーバーにpingを送信する（IPレベルでのチェック）と組み合わせて、同一のID の場合には同一

2Portチェック：httpやftpなど、特定のポートにアクセスする（TCP、UDPレベルでのチェック）のサーバーに割り振るという設定をすること

3コンテンツチェック：になる。

4アプリケーションチェック：ロードバランサー自体がサーバーにアクセスして、サーバーが動作しているかをシミュレートする
RADIUSやIMAPなどのリクエストを出し、応答形式が正しいかをチェックする

また、メンテナンスを行いたいサーバーにサーバーは新規のアクセスは割り振らず、現在処理中
ロードバランサーのパーシステンスによるアクセスだけを割り振

http.〜

り、すべての処理が終了した段階でメンテナ
実際にサーバーにアクセスして、正しく動作しているかを確認ンスを開始するといった、メンテナンスモードルールと呼ばれる機能も重要となる。

図4

ヘルスチェックの方式

ブロードバンド時代に必須の1

ロードバランシング技術
サーバー側からより積極的にロードバラン

2
ユーザーサーをコントロールする方式としては、SOAP/

1

買い物かご・○○○

サーバーA

買い物かご・○○○・×××

XMLとよばれるプロトコルを利用する方式が

2発表されている。これは、Javaやネットワー

2

ク管理製品といったアプリケーションからロサーバーB×ードバランサーの動作を動的に変更できるようにする技術である。ストリームサーバーへの同時接続数、回線の使用率などといった無ショッピングサイトなどでは、ある一連のアクセス中は同じサーバーにだけ接続されるようにする数の選択肢から任意のものを管理者が選択し、それを判断基準としてユーザーからのリ

図5

パーシステンス機能`

インターネットマガジン／株式会社インプレスR&DSOAP（ソープ／ Simple Object Access Protocol）：アプリケーションを構成するオブジェクトどうしが、インターネットなどの回線を通じて連携をとるためのプロトコル。マイクロソフトやIBMなどによって提唱され、現在W3Cで標準化が進められている。
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