ロードバランサーって何ですか？

ごあいさつ

みなさん、こんばんわ。
先日、リバースプロキシについて説明していたら、「そもそもロードバランサーと何が違うんでしょうか？」と質問がありましたので、メモとしてこれを残してます。

はじめに

現代のSaaSビジネスにおいて、システムの安定性と拡張性は非常に重要です。ユーザー数の増加や機能の拡充に伴い、サーバーリソースの効率的な利用が求められます。この課題に対する重要な解決策の一つが、ロードバランサです。

本記事では、SaaSのリードエンジニアの視点から、ロードバランサの基本概念、主な機能、利点、そしてユースケースについて詳しく解説します。また、しばしば混同されるリバースプロキシとの違いについても触れ、より深い理解を促します。

ロードバランサの基本

ロードバランサは、incoming requestsを複数のサーバーに分散させるネットワークデバイスまたはソフトウェアです。主な目的は以下の通りです：

1. トラフィックの均等分散
2. サーバーの負荷軽減
3. システム全体の可用性向上
4. レスポンスタイムの改善

ロードバランサの主な機能

1. トラフィック分散
   様々なアルゴリズムを使用してトラフィックを分散させます： ラウンドロビン、最小接続数、IP Hash、重み付けラウンドロビン
2. ヘルスチェック
   定期的に各サーバーの状態を確認し、障害が発生したサーバーを自動的に切り離します。
3. セッション永続性
   特定のクライアントからのリクエストを常に同じサーバーに振り分ける機能です。
4. SSL終端
   クライアントとの暗号化通信（HTTPS）をロードバランサで終端し、バックエンドサーバーとは平文で通信します。
5. コンテンツベースルーティング
   リクエストの内容に基づいて、適切なサーバーにトラフィックを振り分けます。

ロードバランサの利点

1. 高可用性: 単一障害点を排除し、システム全体の可用性を向上
2. スケーラビリティ: サーバーの追加・削除が容易
3. パフォーマンス向上: トラフィックを効率的に分散し、レスポンスタイムを改善
4. 柔軟性: 様々な分散アルゴリズムやルールを適用可能
5. セキュリティ強化: DDoS攻撃の緩和やSSL処理の一元化が可能

リバースプロキシとの違い

特性	ロードバランサ	リバースプロキシ
主な目的	トラフィックの分散と負荷分散	セキュリティ強化とパフォーマンス最適化
動作層	通常、Layer 4またはLayer 7	通常、Layer 7
主な機能	• トラフィック分散 • ヘルスチェック • セッション永続性	• リクエストの中継 • キャッシング • コンテンツ圧縮
サーバー構成	複数のバックエンドサーバー間でリクエストを分散	単一または複数のバックエンドサーバーの前に位置
SSL終端	可能	可能
コンテンツ修正	通常は行わない	可能（ヘッダー修正、URL書き換えなど）

ユースケース

ユースケース	説明	構成例
Webアプリケーションのスケーリング	複数のウェブサーバー間でトラフィックを分散	[クライアント] → [ロードバランサ] → [Webサーバー1,2,3]
データベースクラスタの最適化	読み取りクエリを複数のレプリカに分散	[アプリケーション] → [DBロードバランサ] → [マスターDB, レプリカDB1,2]
マイクロサービスアーキテクチャ	サービス間の通信を最適化	[API Gateway] → [サービスAロードバランサ] → [サービスA インスタンス1,2] → [サービスBロードバランサ] → [サービスB インスタンス1,2]
グローバル負荷分散	地理的に分散されたデータセンター間でトラフィックを分散	[ユーザー] → [グローバルロードバランサ] → [データセンター1,2,3]
APIゲートウェイ	複数のバックエンドサービスにリクエストを分散	[クライアント] → [APIゲートウェイ] → [認証サービス, ユーザーサービス, 商品サービス]

まとめ

ロードバランサは、現代のSaaSアーキテクチャにおいて不可欠なコンポーネントです。トラフィックの効率的な分散、高可用性の実現、スケーラビリティの向上など、多くの利点をもたらします。

適切に設計・実装されたロードバランシング戦略は、以下の効果を生み出します：

1. サービスの安定性向上
2. ユーザーエクスペリエンスの改善
3. インフラストラクチャコストの最適化
4. 運用効率の向上