Load Balancing / 負荷分散

負荷分散とは、リソースの利用を最適化し、スループットを最大化し、応答時間を最小限に抑え、単一のリソースの過負荷を回避するために、着信ネットワークトラフィックを複数のサーバーまたはリソースに分配するために使用される技術です。ワークロードを複数のサーバーに均等に分散することで、負荷分散は単一のサーバーに過度の負担がかからないようにし、アプリケーションの全体的なパフォーマンスと可用性を向上させます。

負荷分散の仕組み

1. トラフィック分配: クライアントがサーバーにリクエストを送信すると、ロードバランサーはリクエストを傍受し、事前に定義されたルールまたはアルゴリズムに基づいて、どのサーバーがリクエストを処理するのに最適であるかを決定します。
2. サーバー選択: 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、リクエストを転送するサーバーを選択します。一般的なアルゴリズムには以下のようなものがあります。
   • ラウンドロビン: リクエストをサーバーのリストに順番に分配します。
   • 最小接続数: アクティブな接続数が最も少ないサーバーにリクエストを送信します。
   • IPハッシュ: クライアントのIPアドレスに基づいてリクエストを分配し、同じクライアントからのリクエストが常に同じサーバーに向けられるようにします。
3. ヘルスチェック: ロードバランサーは、サーバーが利用可能で適切に機能していることを確認するために、定期的にヘルスチェックを行います。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回復するまでそのサーバーを利用可能なサーバーのプールから削除します。
4. セッション永続性: サーバーがセッション状態を維持している場合など、特定のクライアントからのすべてのリクエストを同じサーバーに向ける必要がある場合があります。ロードバランサーは、これを実現するためにセッション永続性（スティッキーセッションとも呼ばれる）をサポートしています。

負荷分散の利点

• パフォーマンスの向上: ワークロードを複数のサーバーに分散することで、負荷分散は単一のサーバーが過負荷になるのを防ぎ、応答時間を短縮し、全体的なパフォーマンスを向上させます。
• スケーラビリティ: 負荷分散により、需要の増加に応じてプールにサーバーを追加することで、アプリケーションを容易にスケーリングできます。これにより、アプリケーションはパフォーマンスを損なうことなく、増加するトラフィックに対応できます。
• 高可用性: ロードバランサーは、サーバーの状態を継続的に監視し、応答しないサーバーを自動的にプールから削除できます。これにより、1つまたは複数のサーバーが故障した場合でも、アプリケーションが利用可能な状態を維持できます。
• 柔軟性: ロードバランサーは、サーバーの負荷、地理的位置、コンテンツタイプなど、さまざまな基準に基づいてトラフィックをルーティングするように設定できるため、トラフィックの分散方法に柔軟性を提供します。
• コスト効率: サーバーリソースを効率的に活用することで、負荷分散は高価なハードウェアのアップグレードの必要性を減らし、既存のリソースをより有効に活用できるようにします。

負荷分散の種類

1. ハードウェアロードバランサー: 負荷分散タスクを処理するように設計された専用のハードウェアデバイス。高性能と高度な機能を提供しますが、コストがかかる場合があります。
2. ソフトウェアロードバランサー: アプリケーション配信コントローラー（ADC）の一部として、またはスタンドアロンアプリケーションとしてソフトウェアで実装された負荷分散ソリューション。柔軟性とコスト効率性を提供します。
3. クラウドロードバランサー: Amazon Web Services（AWS）Elastic Load BalancerやGoogle Cloud Load Balancerなど、クラウドプラットフォームが提供する負荷分散サービス。スケーラビリティ、高可用性、他のクラウドサービスとの統合を提供します。

結論

負荷分散は、モダンなアプリケーションアーキテクチャの重要なコンポーネントであり、アプリケーションがトラフィックの増加に対応し、パフォーマンスを向上させ、高可用性を確保できるようにします。負荷分散は、ワークロードを複数のサーバーに分散することで、リソースの利用を最適化し、ユーザーにシームレスなエクスペリエンスを提供するのに役立ちます。ハードウェア、ソフトウェア、クラウドサービスのいずれで実装する場合でも、負荷分散は、今日の要求の厳しいデジタル環境でスケーラブルで回復力のあるアプリケーションを構築するために不可欠です。

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