ロード バランサーとは何ですか? 受信リクエストをどのように分散するのですか?

Web アプリケーションと分散システムの世界では、ロード バランサーは、最適なパフォーマンス、高可用性、およびスケーラビリティを確保する上で重要な役割を果たします。この包括的なガイドでは、ロード バランサーの複雑さを掘り下げ、その目的、種類、構成、ベスト プラクティスを探ります。基本を理解したい初心者でも、システム アーキテクチャの最適化を目指す経験豊富な開発者でも、この記事は負荷分散の世界についての貴重な洞察を提供します。

ロードバランサーとは何ですか?

ロードバランサーは、ネットワークまたはアプリケーションのトラフィックを複数のサーバーに分散するデバイスまたはソフトウェアです。ロード バランサーはリクエストを均等に分散することで、単一のサーバーが過負荷にならないようにし、アプリケーションの信頼性とパフォーマンスを向上させます。

目的と機能

ロード バランサーは、アプリケーションの交通警察として機能するシステム アーキテクチャの重要なコンポーネントです。その主な目的は、受信ネットワーク トラフィックを複数のサーバーに分散し、単一のサーバーが過剰な要求を負担しないようにすることです。ワークロードを分散することで、ロード バランサーは次のことに役立ちます:

• アプリケーションの応答性を向上させる
• 可用性と信頼性の向上
• サーバーの過負荷を防ぐ
• アプリケーションのスケーリングを容易にする

ロードバランサがトラフィックを分散する方法

ロードバランサーは、さまざまなアルゴリズムを使用して、受信リクエストを分散する方法を決定します。一般的な方法には次のようなものがあります:

• ラウンドロビン: リクエストは各サーバーに順番に分散されます。
• 最小接続数: アクティブな接続が最も少ないサーバーにトラフィックが送信されます。
• IP ハッシュ: クライアントの IP アドレスは、どのサーバーがリクエストを受信するかを決定するために使用され、クライアントが常に同じサーバーに接続するようにします。
• 加重ラウンドロビン: サーバーには、その機能に基づいて異なる重みが割り当てられ、リクエストの分散に影響します。

リーリー

基本構成

負荷分散用の人気のあるオープンソース ソフトウェアである Nginx を使用して、簡単なロード バランサーをセットアップしてみましょう。

Nginxをインストールします:

リーリー

Nginx をロードバランサーとして構成する:

nginx.conf ファイルを編集して次の内容を含めます:

リーリー

ロード バランサーをテストします。

• Nginx の開始: sudo サービス nginx 開始
• ロードバランサーのIPアドレスにリクエストを送信します。リクエストがserver1.example.com、server2.example.com、server3.example.comに分散されていることがわかります

構成プロセス

• ロード バランサーの選択: ニーズに基づいてハードウェア デバイスまたはソフトウェア ソリューションを選択します。
• バックエンドサーバーの定義: トラフィックを受信するサーバーのプールを指定します。
• リスニング ポートの構成: ロード バランサーが受信トラフィックを受信するポートを設定します。
• ルーティング ルールを設定する: バックエンド サーバーにトラフィックを分散する方法を定義します。
• ヘルスチェックの構成: バックエンドサーバーが動作していることを確認するチェックを実装します。

重要な構成設定

1. 負荷分散アルゴリズム: トラフィックを分散する方法を選択します (例: ラウンドロビン、最小接続)。
2. セッション永続性: 特定のサーバー上でユーザー セッションを維持するかどうか、および維持する方法を決定します。
3. SSL/TLS設定: ロードバランサーでSSLを終了する場合は、暗号化設定を構成します。
4. ログとモニタリング: パフォーマンスを追跡し、問題のトラブルシューティングを行うためにログを設定します。

サーバーのヘルスチェック

1. 定期的なプローブ: ロードバランサーは、定期的な間隔でバックエンドサーバーにリクエストを送信します。
2. 応答評価: 応答を評価して、サーバーが正常かどうかを判断します。
3. カスタマイズ可能なチェック: ヘルスチェックは、ping のように単純なものも、特定のページをリクエストしてコンテンツを評価するような複雑なものも可能です。

失敗したヘルスチェックの処理

サーバーがヘルスチェックに失敗した場合:

• ロードバランサーはアクティブなサーバーのプールからそれを削除します。
• トラフィックは正常なサーバーにリダイレクトされます。
• ロードバランサーは障害が発生したサーバーのチェックを継続し、ヘルスチェックに再度合格すると、そのサーバーをプールに再導入します。

セッションの永続性

セッション永続性はスティッキー セッションとも呼ばれ、クライアントのリクエストが常に同じバックエンド サーバーにルーティングされるようにします。

セッション永続性を使用する場合

• ステートフル アプリケーション: アプリケーションがサーバー上で状態を維持する場合。
• ショッピング カート: ユーザーのセッション中にカートの一貫性が保たれるようにするため。
• プログレッシブ ワークフロー: 状態を維持する必要がある複数ステップのプロセス用。

セッションの永続化を避けるべき場合

• ステートレス アプリケーション: アプリケーションがサーバー側の状態に依存しない場合。
• 非常に動的なコンテンツ: どのサーバーでもどのリクエストでも同様に適切に処理できるアプリケーション向け。
• スケーリングが優先される場合: スティッキーなセッションにより、スケーリングとサーバーのメンテナンスが複雑になる可能性があります。

SSL/TLS終端

SSL/TLS 終了は、暗号化されたトラフィックをバックエンド サーバーに渡す前に、ロード バランサーで復号化するプロセスです。

SSL/TLS 終端の重要性

• サーバー負荷の軽減: 暗号化/復号化という計算コストのかかるタスクをアプリケーション サーバーからオフロードします。
• SSL の一元管理: 証明書管理をロードバランサーで一元化することで簡素化します。
• セキュリティの強化: ロードバランサーが HTTPS トラフィックを検査およびフィルタリングできるようにします。

SSL/TLS 終端の構成

• ロードバランサーにSSL証明書をインストールします。
• HTTPS ポート (通常は 443) をリッスンするようにロード バランサーを構成します。
• セキュリティ要件に応じて、暗号化または非暗号化のいずれかになるバックエンド通信を設定します。

一般的な問題とトラブルシューティング

1. 不均一な負荷分散: 一部のサーバーが他のサーバーよりも不釣り合いに多くのトラフィックを受信します。
2. セッション永続性の問題: ユーザーがセッション データを失ったり、間違ったサーバーにルーティングされたりします。
3. SSL 証明書の問題: 証明書の有効期限が切れているか、設定が間違っているため、接続の問題が発生します。
4. ヘルスチェックの失敗: ヘルスチェックが過度に積極的であるか、設定が不適切であるため、正常なサーバーがダウンしているとマークされます。
5. パフォーマンスのボトルネック: 高トラフィックでは、ロード バランサー自体がボトルネックになります。

トラブルシューティングのテクニック

1. ログ分析: ロードバランサーとサーバーのログを調べて、パターンや異常を特定します。
2. 監視ツール: 包括的な監視ソリューションを使用して、パフォーマンス指標を追跡し、問題を特定します。
3. テスト: 負荷テストを定期的に実行して、セットアップが予想されるトラフィック量を処理できることを確認します。
4. 構成のレビュー: ロードバランサーの設定を定期的にレビューして最適化します。
5. ネットワーク分析: tcpdump や Wireshark などのツールを使用して、ネットワーク トラフィックの問題を分析します。

結論

ロード バランサーは、最新のシステム アーキテクチャに不可欠なツールであり、スケーラブルで信頼性が高く、パフォーマンスの高いアプリケーションの基盤を提供します。トラフィックを効率的に分散し、スケーリングを促進し、フォールト トレランスを向上させることで、ロード バランサーは最適なユーザー エクスペリエンスを確保する上で重要な役割を果たします。

インフラストラクチャにロード バランサーを実装および管理するときは、成功の鍵はアプリケーション固有のニーズを理解し、適切なタイプのロード バランサーを選択し、セットアップを継続的に監視して最適化することにあることを忘れないでください。このガイドから得た知識があれば、システム アーキテクチャでロード バランサーを効果的に活用するための準備が整います。

以上がロード バランサーとは何ですか? 受信リクエストをどのように分散するのですか?の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。